基于电感的纤维增强气动扭卷致动器力自感知
机器人学
2026-03-20 v1
摘要
纤维增强气动扭卷致动器 (FR-PTCA) 具有高功率密度和柔顺性，但其强烈的迟滞和缺乏内在本体感觉限制了有效的闭环控制。本文提出了一种自感知 FR-PTCA，它集成了导电镍线，能够通过电感反馈实现内在力估计和间接位移推断。实验表征表明，在恒定压力下，致动器的电感表现出确定性的、低迟滞的电感-力关系，这与强迟滞的电感-长度行为形成对比。利用这一特性，本文开发了一个参数化自感知模型和一个非线性混合观测器，该观测器将扩展卡尔曼滤波器 (EKF) 与约束优化相结合，以解决电感-力映射中的歧义并估计致动器状态。实验结果表明，所提出的方法实现了与外部力传感器相当的力估计精度，并在变化的负载条件下保持了稳健的性能。
引用
@article{arxiv.2603.18555,
title = {Inductance-Based Force Self-Sensing in Fiber-Reinforced Pneumatic Twisted-and-Coiled Actuators},
author = {Yunsong Zhang and Tianlin Li and Mingyang Yang and Feitian Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.18555},
year = {2026}
}