关于扩张状藤类机器人的可操控因素
机器人学
2026-01-12 v2
摘要
藤类机器人通过不断从尖端倒置材料来延伸其管状身体，从而能够在复杂环境中以简约的软体结构进行导航。尽管它们在现场应用中具有巨大的潜力，尤其是在城市搜救领域，但性能仍受到附加传感器或工具重量以及其他设计和控制选择的制约。本文研究了尖端负载、压力、长度、直径和制造方法如何影响藤类机器人的可操控性——即以受控曲率进行机动能力的控制，针对采用系列袋式电动机式气动执行器的机器人进行分析。我们进行了两组实验：(1) 在支撑自身重力的机器人上研究尖端负载、气室压力、长度和直径；(2) 在支撑在地面的机器人上研究制造方法和执行器与气室压力比例。结果表明，随着尖端负载的增加，可操控性下降；在适中气室压力下表现最佳；长度增加会提升可操控性；直径对可操控性影响不大。采用外部安装执行器的机器人在低压力比例下开始曲向，但在高压力比例下曲率趋于饱和；采用内置于机器人身体的执行器则需要更高的压力比例才能开始曲向，但实现的整体曲率更高。我们演示了依据这些原则优化的参数化机器人在涵盖最大 upward 和水平曲率的移动任务中优于采用随意参数的机器人。
引用
@article{arxiv.2510.22504,
title = {On Steerability Factors for Growing Vine Robots},
author = {Ciera McFarland and Antonio Alvarez and Sarah Taher and Nathaniel Hanson and Margaret McGuinness},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.22504},
year = {2026}
}