基于模型的平面压电尺蠖软体机器人受限环境爬行控制

软体机器人近期因其在复杂环境中交互时实现丰富形态的能力而备受关注。然而，相较于刚性机器人，其弹性与柔性也为实时精确鲁棒的形状控制带来显著挑战。受其在高度受限环境（如搜救行动）中作业潜力的驱动，本工作通过开发基于模型的全身形状控制器来解决软体机器人的这些挑战，并经实验验证与演示。我们构建了一款五驱动器平面软体机器人，由黏接于钢箔基底的平面压电层构成，可实现尺蠖式运动。该控制器采用软体连续模型进行形状规划与控制，给定目标形状和/或环境约束，例如在顶棚障碍或“顶部”安全线下爬行。我们提出了一种背景模型校准方法，以解决因材料参数变化与漂移导致的实际机器人形状偏差。实验演示了在顶部安全线下的全身形状控制与最优运动，机器人在该顶棚约束内最大化其速度。测量与目标形状间的均方误差从无校准时的约0.05 cm$^{2}$改善至校准后的约0.01 cm$^{2}$。还针对不同顶部形状进行了基于仿真的验证。