气动软体机器人的稳定实时反馈控制

与刚性执行器相比，软执行器能够与非结构化环境进行柔顺且安全的交互。然而，这类系统的控制通常具有挑战性，因为它们本质欠驱动、具有无限自由度（DoF），且机械特性会因未知外部负载而改变。现有工作主要依赖离散化与降阶，在实时控制目的下要么精度低要么计算成本高。最近，我们基于 Cosserat 杆理论提出了一种由偏微分方程（PDEs）建模的软体机械臂无限维反馈控制器。在本研究中，我们考察如何仅使用有限数量的执行器实时实现该控制器。为此，我们构建一个凸二次规划问题，实时调节控制器的反馈增益，使其可由执行器实现。我们通过对一个能作平面运动的物理软体机器人进行实验评估了控制器性能，并表明由有限维执行器实现的实际控制器仍保持了期望无限维控制器的稳定特性。本研究填补了实践中无限维控制设计与有限维驱动之间的鸿沟，并为探索基于 PDE 的软体机器人控制设计指明了有前景的方向。