带有内在感知与驱动的下垂弹性体形态
机器人学
2025-09-23 v1 应用物理
摘要
细软体机器人的形态可通过沿其身体嵌入的传感器感知其形状并通过驱动器施加力矩来修改。为实现给定形状所需的驱动力矩往往难以计算，因为结构的几何非线性、实验系统建模误差以及感知和反馈/驱动能力的限制。本文我们探讨了简单反馈策略（即驱动与感知曲率成正比）对软体机器人形状的影响，后者被建模为弹性体。通过指定宽度的滤波器捕获有限数量的传感器和驱动器，常在实验中看到的情形。使用比例反馈，我们研究了通过补偿自重引入的下垂来直化该装置的简单任务。装置在由重力-弯曲数、非维数感知/反馈增益和滤波器缩放宽度构成的相空间中，经历一系列形态不稳定性。对于复杂的形态变形任务，给定装置的完美模型且感知和驱动能力有限时，我们发现感知器间距和驱动器大小所确定的权衡在捕获长程和短程波动特征方面起作用。我们指出，当我们选择合适的驱动增益（其大小随滤波器宽度的平方成正比）时，形态变形误差在固定滤波器宽度下最小。我们的模型为研究和设计感知和驱动能力有限的细软体装置以进行复杂机动提供了定量视角。
引用
@article{arxiv.2509.17572,
title = {Morphologies of a sagging elastica with intrinsic sensing and actuation},
author = {Vishnu Deo Mishra and S Ganga Prasath},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.17572},
year = {2025}
}