面向自身重量作用的导向藤类机器人坍塌建模

软质、灵感来源于藤蔓的生长机器人通过反向展开运动，在受限环境中具有高度机动性，但在遇到环境中的间隙时，可能会在导航所需路径的过程中在自身重量作用下发生坍塌。本文提出了一种综合性的坍塌模型，可预测在任意形状下使用真实形状信息和尾部张力的导向机器人的坍塌长度。我们通过在无真实形状信息的情况下坍塌几台非导向机器人来验证该模型。该模型准确预测了这些实验的趋势。随后，我们尝试在不同朝向下对一个由单一执行器驱动的机器人进行坍塌。我们的模型准确预测了坍塌的发生。最后，我们演示了如何在实际应用中利用此模型：机器人尝试带或不充气其执行器完成跨越间隙任务。若不充气执行器，机器人将在跨越间隙时发生坍塌；而充气后则能顺利完成任务，这一结果得到了我们模型的支持。该模型已针对由非可拉伸材料制成的直形和级联口袋型电动执行器机器人进行测试，但可应用于其他机器人变体。本工作使我们能够在任意开放环境中建模机器人的坍塌行为，并理解其在三维导航任务中所需的关键参数。