Haptic Stiffness Perception Using Hand Exoskeletons in Tactile Robotic Telemanipulation
Queen Mary University of London（伦敦玛丽女王大学）；Humanoid AI（人形人工智能公司）；King’s College London（伦敦国王学院）
本文研究真实机器人遥操作中的刚度感知，提出由触觉指尖生成、并结合接触力与主从位移的手部外骨骼反馈，实验证明操作者可仅凭触觉区分不同刚度物体。
2024-12-03 cs.RO
Advancement of MSA-technique for stiffness modeling of serial and parallel robotic manipulators
Innopolis University（因诺波利斯大学）；Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)（法国国家科学研究中心）；Le Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)（南特数字科学实验室）；IMT Atlantique（大西洋国立高等工业技术与矿业学校）
本文介绍了机器人刚度建模的矩阵结构分析技术（MSA）的进展。与经典的MSA相比，它可以应用于由刚性、被动或弹性关节连接的柔性和刚性连杆组成的并联和串联机械手，具有多个外部载荷。机械手刚度模型是作为一组基本方程描述的链接，补充了一组约束描述链接之间的连接的弹性。这些方程直接聚合在一个共同的线性系统中，而无需传统的矩阵行和列的合并，这允许避免以较高维度的稀疏矩阵的数值求逆为代价的传统手动变换。
2018-05-29 cs.RO
Non-linear stiffness behavior of planar serial robotic manipulators
Laboratoire des Sciences du Numérique de Nantes (LS2N)（南特数字科学实验室）；Innopolis University（因诺波利斯大学）；IMT Atlantique Nantes（大西洋矿业电信学院南特校区）；Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)（法国国家科学研究中心）
针对多连杆串联平面机器人在压缩载荷作用下可能表现出非线性刚度特性的问题，进行了刚度分析。两个重要的情况下，被认为是机械手有一个直的或非直的初始配置。在第一种情况下，当载荷超过某个临界值时，机械臂可能发生屈曲，其直线形状和刚度特性发生突变。为了计算该临界力，提出了一种通用的基于特征值的方法，该方法可应用于任何多连杆串联机械臂。对于第二种情况处理非直线初始配置，一个通用的基于能量的技术被应用，允许检测准屈曲现象时，观察到非常快，但不是即时的变化的机械手的形状和它的刚度系数下的负载。这些结果说明了许多例子的非线性刚度行为的三连杆和四连杆机械手受到压缩力。
2022-02-17 cs.RO
Robotic Fruits with Tunable Stiffness and Sensing: Towards a Methodology for Developing Realistic Physical Twins of Fruits
School of Engineering and Materials Science, Queen Mary University of London（伦敦女王学院工程与材料科学学院）；Department of Robotics, Ritsumeikan University（立命馆大学机器人学系）
本文提出了一种可调刚度的机器人水果物理双胞胎，用于模拟不同成熟度水果的刚度特性，以提高机器人采摘的效率和可控性。
2026-02-20 cs.RO
Anthropomimetic Soft Robotic Forearm with Independently Articulated Carpal Bones Enabling Human-Like Adaptive Stiffness Modulability
The University of Electro-Communications（电气通信大学）
本研究通过解剖精确的仿人前臂机器人，揭示腕骨形态对实现类人自适应刚度调节的关键作用，为类人机器人手腕设计提供原则。
2026-09-29 cs.RO
Novel Supernumerary Robotic Limb based on Variable Stiffness Actuators for Hemiplegic Patients Assistance
Khalifa University（哈利法大学）
上肢运动控制和功能的丧失是中风后患者的持续症状。这将给他们完成日常生活活动带来困难。引入额外机器人肢体（SRL）作为通过引入独立的新肢体来恢复丢失的自由度（DoF）的解决方案。固体火箭发动机的作动系统可分为刚性作动器和柔性作动器。软致动器已被证明在本质安全性、成本和能效方面优于刚性致动器。然而，它们具有低刚度，这危及它们的准确性。可变刚度执行器（VSA）是新开发的技术，已被证明可以确保准确性和安全性。本文介绍了一种新型的基于变刚度驱动器的多余肢体机器人。根据我们的知识，所提出的概念验证SRL是第一个利用可变刚度致动器。开发的SRL将帮助中风后患者完成双手任务，例如，用刀叉吃饭。阐述了系统的建模、设计和实现。通过预定义的轨迹评估和验证了拟议的SRL的准确性。利用动量观测器进行碰撞检测，验证了安全性，并通过软组织损伤试验评价了几种碰撞后反应策略。通过标准的用户满意度调查表对援助过程进行质量核查。
2022-08-06 cs.RO
Stiffness modelling of parallelogram-based parallel manipulators
Institut de Recherche en Communications et en Cybernetique de Nantes（南特通信与控制论研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特国立高等矿业学校）
提出了一种基于平行四边形连杆机构的并联机器人刚度分析方法。它直接考虑了外荷载的影响，并允许计算非线性的“荷载-挠度”关系和相应的秩亏刚度矩阵。提出了一种等效杆型伪刚性模型，通过五个相互耦合的虚拟弹簧来描述阻尼刚度。本文的贡献是突出与平行四边形类型的联动机械手中使用的，从cylidide家庭。
2010-12-10 cs.RO
Stiffness Analysis Of Multi-Chain Parallel Robotic Systems
Ecole des Mines de Nantes（南特高等矿业学院）；Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）
本文提出了一种新的具有柔性连杆和柔性驱动关节的多链并联机器人刚度建模方法。与其他工作相比，该方法涉及基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决方案的动力学方程，它允许计算奇异姿态的刚度矩阵，并考虑到内力的影响。所开发的技术的优点被证实的应用实例，其中处理的刚度分析的螺旋桨机械手。
2008-10-05 cs.RO physics.class-ph
Nonlinear Effects in Stiffness Modeling of Robotic Manipulators
Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
本文重点研究了考虑外力/力矩作用于端点影响的机械手刚度增强建模。它实现了虚拟关节技术，描述了一组本地化的六维弹簧分离的刚性链接和完美的关节的机械手元件的遵守。在传统的配方，这是有效的卸载模式和小位移，所提出的方法隐含地假设，负载导致不可忽略的变化的机械手姿态和相应的修正雅可比矩阵。所开发的数值技术允许计算静态平衡和相关的力/扭矩反应的机械手为任何给定的位移的末端执行器。这使得设计人员能够检测机械手弹性行为中的基本非线性效应，类似于梁元件的屈曲。提出了一种基于虚拟弹簧刚度参数和主被动关节雅可比/海森矩阵求逆的线性化方法。所开发的技术说明了一个应用程序的例子，处理与刚度分析的并联机器人的callide家庭。
2009-12-08 cs.RO
Learning Based Adaptive Force Control of Robotic Manipulation Based on Real-Time Object Stiffness Detection
Wuhan Cobot Technology Co., Ltd.（武汉库柏特科技有限公司）；Wuhan University（武汉大学）
力控制对于医疗机器人在接触和接触患者身体时至关重要。为了提高力控制的稳定性和效率，可以使用自适应模块来针对不同的接触情况调整参数。我们提出了一种自适应控制器，它具有自适应模块，可以根据力反馈和实时的【形】刚度检测来产生控制参数。我们开发的方法学习的最佳政策的价值迭代和使用这些政策产生的数据训练自适应模块。我们在一个人的手臂的不同区域测试了这个控制器。实践中使用的所有参数都是从数据中学习的。实验结果表明，所提出的自适应控制器可以在手臂的不同区域施加不同的目标力，具有快速收敛和良好的稳定性。
2021-09-14 cs.RO
Stiffness Analysis of Overconstrained Parallel Manipulators
Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
提出了一种新的过约束柔性并联机器人刚度建模方法。它是基于一个多维集总参数模型，取代本地化的6-dof虚拟弹簧，描述平移/旋转的顺应性和它们之间的耦合的链接灵活性。与其他工作相比，该方法涉及基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决策略的动力学方程的卸载机械手配置，它允许计算刚度矩阵的过约束架构，包括奇异的机械手姿态。所开发的技术的优点被证实的应用实例，其中处理的两个平移并联机器人的3-PUU和3-PRPaR架构的刚度比较分析。通过对一个典型的并联机器人刚度分析，验证了该方法的准确性。
2009-04-01 cs.RO
Accuracy Improvement for Stiffness Modeling of Parallel Manipulators
Institut de Recherches en Communications et Cybernetique de Nantes（南特通信与控制研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
针对高速精密加工中并联机器人刚度模型的精度问题进行了研究。它是基于综合的方法，结合分析和数值技术，并与多维集中参数模型的链接处理。后者取代本地6-dof虚拟弹簧描述平移/旋转的顺应性和它们之间的耦合的链接的灵活性。对商用CAD系统中的刚度识别程序进行了详细的精度分析（包括舍入误差的统计分析，刚度矩阵的置信区间评估）。所开发的技术的效率被证实的应用实例，其中涉及平移并联机器人的刚度分析。
2009-09-08 cs.RO
Stiffness modeling of non-perfect parallel manipulators
Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
研究了由非完美串联链组成的并联机器人的刚度建模问题，该并联机器人的几何参数与标称参数不同。在这些机械臂中，通常存在重要的内力/扭矩，这些内力/扭矩显著影响刚度特性并且还改变末端执行器位置。这些内载荷是由装配过程中机械手元件的弹性变形引起的，而链条中的几何误差则通过施加适当的力来补偿。对于这种类型的机械手，提出了一种非线性刚度建模技术，使我们能够考虑到不准确的链和聚合的情况下，小和大的挠度的刚度模型。以Orthoglide族并联机器人为例，说明了该方法的优点及其对各种因素引起的柔度误差的计算和补偿能力
2012-11-25 cs.RO
Programmable Locking Cells (PLC) for Modular Robots with High Stiffness Tunability and Morphological Adaptability
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
本文提出可编程锁定单元（PLC），一种腱驱动模块化机制，通过机械互锁实现高达950%的刚度变化，并组装成可重构机器人，验证了变刚度夹持器和管道穿越机器人，实现自适应抓取与形状控制。
2025-09-09 cs.RO
Stiffness Analysis of Parallel Manipulators with Preloaded Passive Joints
Institut de Recherche en Communications et en Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究院）；École des Mines de Nantes（南特矿业学院）
提出了一种被动关节内预紧并联机器人刚度增强分析方法。它还考虑了外部载荷的影响，并允许计算非线性的“载荷-挠度”关系和刚度矩阵的任何给定位置的端平台或驱动器。使用这种方法，它提出的动静力控制算法，允许提高经典的运动控制的精度，并补偿由于外部/内部负载的链接/关节的弹性变形所造成的位置误差。结果示出的一个例子，处理与并联机械手的内预加载允许消除不希望的屈曲现象，并提高其运动学奇异性附近的刚度。
2010-12-09 cs.RO
Exploiting the Nonlinear Stiffness of TMP Origami Folding to Enhance Robotic Jumping Performance
Clemson University（克莱姆森大学）
通过数值模拟和实验评估，本研究探讨使用折纸折叠开发机器人跳跃机构与定制的非线性刚度，以提高动态性能。具体来说，我们使用Tachi-Miura多面体（TMP）波纹折纸-它表现出非线性的“应变软化”力-位移曲线-作为具有嵌入式能量存储的跳跃机器人骨架。TMP的非线性刚度使其能够存储比线性弹簧更多的能量，并提供更高的跳跃高度和空中时间。此外，可以通过直接改变底层TMP折痕几何形状来定制非线性。一个关键的挑战是最大限度地减少TMP的滞后和能量损失，在其压缩阶段之前跳。因此，我们使用塑性退火层涌现折纸（PALEO）的概念来修改TMP折痕。PALEO提高了塑性变形发生前的折叠极限，从而提高了整体应变能保持率。跳跃实验证实，与具有相对线性刚度的“对照”TMP样品相比，非线性TMP机构实现了空气时间的大约9%的改善和跳跃高度的13%的改善。本研究的结果验证了在机器人跳跃机构中使用折纸的优点，并证明了利用非线性弹簧元件改善跳跃性能的好处。因此，他们可以在未来培育一个新的具有优化性能的能量高效跳跃机制家族。
2020-10-26 cs.RO physics.app-ph
A Dynamic Robotic Actuator with Variable Physical Stiffness and Damping
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
这项研究的一部分，旨在增加远程操作的现场机器人的动态任务的范围，以允许操作员使用全方位的人类运动，而不受机器人机械手的动态限制的研究。设计了一种新型的变阻抗执行器（VIA），能够通过遥操作再现从精确定位任务到高动态任务的运动。基于先前人类用户研究的设计要求是50 ms的刚度变化时间、20 rad/s的峰值输出速度和允许抑制不期望的振荡的可变阻尼。这是一个独特的功能组合，没有满足其他VIA。新设计有三个并联配置的电机：两个负责通过滑动支点杠杆机构改变VIA的中立位置和有效刚度，第三个用作可变阻尼器。建立了一个原型，并测量其性能与有效刚度变化时间为50至120 ms的小到大的刚度步骤，标称输出速度为16 rad/s和可变阻尼器的阻尼扭矩从0到3 Nm。其有效刚度范围为0.2至313 Nm/rad。由此得出结论，新的执行器特别适合于高动态任务。与此同时，新的执行器也非常通用，使其特别有趣的远程操作和人机协作。
2020-08-05 cs.HC cs.RO
How Leg Stiffness Affects Energy Economy in Hopping
研究通过参数化分析单足机器人周期性跳跃运动，探讨腿部刚度对能耗效率的影响，发现可变刚度可提升能耗效率20%。
2026-04-02 cs.RO
Design and Validation of an Under-actuated Robotic Finger with Synchronous Tendon Routing
ShanghaiTech University（上海科技大学）；School of Information Science and Technology（信息科学与技术学院）；ShanghaiTech Automation and Robotics (STAR) Center（上海科技大学自动化与机器人中心）；King’s College London（伦敦大学国王学院）
本文提出了一种同步肌腱路由的欠驱动机器人手指，通过单执行器驱动实现轻量化结构，提升抓取性能与操控能力。
2025-12-11 cs.RO
Variable Stiffness Improves Safety and Performance in Soft Robotics
University of Wollongong（伍伦贡大学）；Lebanese American University（黎巴嫩美国大学）
本文提出了一种新的变刚度软夹持器，使高性能的抓取任务，在工业应用中。所提出的整体式软夹持器的设计包括中间波纹管和两侧波纹管（即，手指）。通过开关控制器调节中间波纹管致动器中的负压来调节手指的位置。通过使用比例气压调节器控制手指中的正压来调节软夹持器的刚度。实验结果表明，所提出的软夹持器可以在250ms内将其刚度调节125%。它还表明，可变刚度的软夹持器可以帮助提高安全性和性能的抓取任务在工业应用中。
2023-02-06 cs.RO cs.SY eess.SY
Extending the Benefits of Parallel Elasticity across Multiple Actuation Tasks: A Geometric and Optimization-Based Approach
University of Notre Dame（圣母大学）
本研究构建了一个凸优化问题，通过在弹簧刚度和预载上施加凸二次约束，保证并联弹簧在多种任务中降低动力源能耗或出力，并利用几何解释直观指导参数选择，已在膝关节外骨骼和假肢踝关节中验证。
2025-07-14 cs.RO
CAD-based approach for identification of elasto-static parameters of robotic manipulators
Ecole des Mines de Nantes（南特高等矿业学校）；Institut de Recherches en Communications et en Cybernetique de Nantes（南特通信与控制论研究所）
本文提出了一种在CAD环境下利用虚拟实验进行机械手弹性静力学参数辨识的方法。它是基于从有限元分析结果中提取的数据的数值处理，这些结果是针对孤立的机械手连杆获得的。这种方法允许获得所需的刚度矩阵，考虑到复杂的形状的链接，旋转/平移偏转和连接相邻链接的关节的特殊性之间的耦合。这些矩阵是机械手集中刚度模型的组成部分，由于其高计算效率而被广泛应用于机器人中。为了提高辨识精度，给出了虚拟实验的优化设置建议，并提出了相应的统计处理技术。仿真研究证实了所开发方法的有效性，表明评估刚度矩阵元素的准确度约为0.1%。
2013-11-26 cs.RO
SRL-VIC: A Variable Stiffness-Based Safe Reinforcement Learning for Contact-Rich Robotic Tasks
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利技术研究院）；Università di Genova（热那亚大学）
针对富接触机器人任务中强化学习的安全探索难题，提出结合可变阻抗控制器的SRL-VIC无模型安全强化学习框架，通过预训练安全评判与恢复策略、在线调节刚度，兼顾任务效率与安全性，且仿真训练策略可直接部署到实体机器人。
2024-06-19 cs.RO
Mechanical Characterization of Compliant Cellular Robots. Part I: Passive Stiffness
Yale University（耶鲁大学）
模块化主动单元机器人（MACRO）是模块化机器人硬件的设计范例，仅使用两个组件，即致动器和被动柔性关节。在MACRO方法下，连接大量的致动器和关节以创建网状细胞机器人结构，该结构可以被致动以实现大的变形和形状改变。在这篇由两部分组成的论文中，我们研究了MACRO框架内不同可能的网状拓扑结构的重要性。平面的规则和半规则平铺被用作候选网格拓扑，并使用有限元分析（FEA）进行模拟。在第1部分中，我们使用FEA来评估它们的被动刚度特性。使用应变能方法，均匀化的材料性能（杨氏模量，剪切模量，泊松比）不同的网格拓扑结构的计算和比较。结果表明，刚度随着节点连接度的增加而增加，拉伸主导的拓扑结构比弯曲主导的拓扑结构具有更高的刚度。我们还研究了相对致动器节点刚度对整体网格特性的作用。该分析表明，拉伸为主的拓扑结构的刚度直接与其横截面积成比例，而弯曲为主的拓扑结构则没有这种直接关系。
2022-03-11 cs.RO
Analyse de la rigidité des machines outils 3 axes d'architecture parallèle hyperstatique
Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）
提出了一种新的过约束并联机器人刚度建模方法，并将其应用于3-d.o.f.翻译机制它是基于一个多维集总参数模型，取代本地6-d.o.f.的链接灵活性。虚拟弹簧与其他工作相比，该方法包括一个基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决方案的动力学方程，它允许计算刚度矩阵的过约束架构和奇异的机械手姿态。所开发的技术的优点被证实的应用实例，其中涉及两个平移并联机器人的刚度比较分析。
2008-11-21 cs.RO
Stiffness-Tuneable Limb Segment with Flexible Spine for Malleable Robots
Imperial College London（伦敦帝国学院）；Dyson School of Design Engineering（戴森设计工程学院）
针对可塑机器人刚度可调连杆弯曲时结构变形导致性能下降的问题，提出一种多材料仿生脊柱柔性支撑结构，可匹配层堵塞连杆运动范围，实验验证其弯曲时中心直径恒定，180度弯曲抗力提升超203%。
2024-04-15 cs.RO
Malleable Robots: Reconfigurable Robotic Arms with Continuum Links of Variable Stiffness
Imperial College London（帝国理工学院）
本文设计了一种2-DOF变刚度连续体连杆可重构机械臂，提出基于末端执行器位置的形态重构、校准与运动规划方法，并通过原型实验验证其准确性与可靠性。
2024-04-15 cs.RO
Optimizing energy consumption for legged robot by adapting equilibrium position and stiffness of a parallel torsion spring
Skolkovo Institute of Science and Technology（斯科尔科沃科学技术学院）；Moscow Institute of Physics and Technology（莫斯科物理技术学院）
本文针对腿足机器人能耗优化问题，提出一种由扭转弹簧与伺服驱动蜗轮蜗杆组成的自适应扭转弹簧机构，通过调整弹簧平衡位置和刚度补偿扭矩、降低电机负载，仿真验证其可显著降低能耗。
2024-11-27 cs.RO
Harnessing The Multi-Stability Of Kresling Origami For Reconfigurable Articulation In Soft Robotic Arms
Clemson University（克莱姆森大学）
本研究探讨了一种生物学启发的方法，使用可重构关节，以减少对软机器人手臂的控制要求。我们构建了一个机器人手臂组装Kresling折纸模块，表现出可预测的双稳态。通过在两个稳定状态之间切换，这些折纸模块可以表现得像具有低弯曲刚度的柔性关节或具有高刚度的刚性链接，而不需要任何连续的电源。以这种方式，机器人臂可以表现出伪连杆运动学，具有较低的控制要求和提高的运动精度。使用折纸作为机器人手臂骨架的一个独特优点是，其稳定状态之间的弯曲刚度比与基础的Kresling设计直接相关。因此，我们进行了广泛的参数分析和实验验证，以确定优化的克雷斯林模式的清晰度。结果表明，较大的角度比，较小的静止长度在收缩稳定状态，和大量的多边形边可以提供更显着和鲁棒的弯曲刚度调谐。基于这一见解，我们构建了一个概念验证，肌腱驱动的机器人手臂由三个模块组成，并表明它可以表现出所需的可重构关节的行为。此外，该机械手的变形与运动学模型预测一致，这验证了使用简单的控制器的可能性，这样的顺应性机器人系统。
2020-08-17 cs.RO physics.app-ph
A General Formulation for the Stiffness Matrix of Parallel Mechanisms
Université Laval（拉瓦尔大学）
从刚度矩阵的定义出发，提出了并联机构笛卡尔刚度矩阵的一种新形式。所提出的公式比文献中发现的任何其他刚度矩阵更一般，因为它可以考虑被动关节的刚度，它可以考虑关节或连杆中的附加柔度，并且对于大位移仍然有效。然后，从理论上讨论了刚度矩阵的有效性、守恒性、正定性以及与其它形式刚度矩阵的关系。最后，通过一个数值例子说明了该矩阵的正确性.
2012-12-05 cs.RO physics.class-ph
Efficient Force and Stiffness Prediction in Robotic Produce Handling with a Piezoresistive Pressure Sensor
Michigan State University（密歇根州立大学）
本研究提出了一种低成本压阻式压力传感器，用于机器人处理农产品，实现高效力和刚度预测，提升自动化农业应用中的抓取精度和质量控制能力。
2025-10-15 cs.RO cs.SY eess.SY
A Novel Modular Cable-Driven Soft Robotic Arm with Multi-Segment Reconfigurability
Department of Agricultural and Biological Engineering, Mississippi State University（农业与生物工程系，密苏里州立大学）；Department of Electrical and Computer Engineering, Michigan State University（电气与计算机工程系，密苏里州立大学）；Texas A&M AgriLife Research and Extension Center in Dallas, Texas A&M University（德克萨斯A&M大学达拉斯分校农业与生命科学研究中心）
本文提出了一种具有多段重构能力的模块化电缆驱动软机器人臂，通过模块化堆叠显著扩展了工作空间，并探讨了硅胶刚度对性能的影响。
2026-03-04 cs.RO
Adaptive Stiffness: A Biomimetic Robotic System with Tensegrity-Based Compliant Mechanism
Graduate Institute of Architecture（建筑研究所）；National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学）
针对仿生机器人制造落地的技术挑战与机械复杂度问题，受脊椎动物肌肉骨骼特性启发，提出基于刚柔耦合与柔顺机构的张拉整体仿生机器人系统，可实现变刚度自适应运动，为这类机器人的实际应用奠定基础。
2024-07-06 cs.RO cs.SY eess.SY
Stiffness Analysis of 3-d.o.f. Overconstrained Translational Parallel Manipulators
IRCCyN (UMR CNRS 6597)（法国南特中央理工学院）；École des Mines de Nantes（南特矿业学院）
提出了一种新的过约束并联机器人刚度建模方法，并将其应用于3-d.o.f.翻译机制它是基于一个多维集总参数模型，取代本地6-d.o.f.的链接灵活性。虚拟弹簧与其他工作相比，该方法包括一个基于有限元分析的连杆刚度评估，并采用了一种新的解决方案的动力学方程，它允许计算刚度矩阵的过约束架构和奇异的机械手姿态。所开发的技术的优点被证实的应用实例，其中涉及两个平移并联机器人的刚度比较分析。
2008-02-20 cs.RO physics.class-ph
Mapping Human Muscle Force to Supernumerary Robotics Device for Overhead Task Assistance
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Shenzhen Institute of Artificial Intelligence and Robotics for Society（深圳市人工智能与机器人研究院）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）
多余机器人设备（SRD）是在架空手动操作中提供机器人辅助的理想解决方案。由于两个手臂被占用用于头顶任务，因此希望具有额外的手臂以帮助我们实现其他子任务，例如支撑长板的远端并将其向上推以适合天花板。在这项研究中，提出了一种方法，映射人体肌肉力量的SRD开销任务援助。我们的方法是利用多余的自由度，如闲置的肌肉在腿部控制SRD的支撑力。sEMG设备佩戴在操作员的小腿上，肌肉信号被测量、解析并传输到SRD进行控制。在控制方面，在关节级力矩控制的基础上，采用了任务空间的刚度控制。我们的动机是这样一个事实，即人类可以实现日常操作仅仅通过简单的固有的顺应性在关节驱动的肌肉。我们探索估计人体某些特定肌肉的力，并控制SRD模仿肌肉的行为和输出支撑力，以完成子任务，如头顶支撑。从人体肌肉中检测到的sEMG信号被提取、滤波、整流和解析以估计肌肉力。我们使用此力信息作为操作员的意图，以获得适当的头顶支撑力。刚度控制是柔性控制的常用方法之一，其控制参数简单易行，只需简单的刚度和平衡点即可实现。通过调整刚度和平衡点，可以很容易地控制SRD在任务空间中的支撑力。通过sEMG估计的肌肉力被映射到SRD的任务空间中的期望力。将所需力转化为刚度或平衡点，输出相应的支撑力。
2021-08-31 cs.RO
SPiralRoll: A Novel Adjustable-Stiffness Underactuated 3-DoF Joint with Torsion Springs for Rolling Robots
Cardiff University（卡迪夫大学）
提出一种基于扭簧的欠驱动柔性机构SPiralRoll，通过弧分布弹性件和双电机输入实现旋转、径向伸缩和轴向自旋三自由度运动，并集成到球形滚动机器人中验证其滚动与转向能力。
2026-06-23 cs.RO
SiMPLeR: A Series-Elastic Manipulator with Passive Variable Stiffness for Legged Robots
Saratoga High School（萨拉托加高中）；University of Michigan（密歇根大学）
我们提出了一种机械简单，成本低廉的设计，一系列的弹性致动器与可控刚度。这些特性对于动物的奔跑、跳跃、投掷和操纵是必要的，然而在机器人中，变刚度致动器要么很复杂，要么通过反馈控制器在低带宽下模仿。需要一个强大而简单的设计来建造可靠而廉价的具有动物能力的机器人。我们设计的关键是将扭转弹簧连接到正时皮带上，以创建可变刚度线性弹簧。在对抗对中，改变电机和关节之间的距离则改变致动器刚度。我们建立了一个原型，我们提出的致动器，显示的理论行为相匹配的实验表征，并展示了应用机器人单腿跳跃。
2021-06-20 cs.RO
Parametric Stiffness Analysis of the Orthoglide
Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究所）；École Centrale de Nantes（南特中央理工学院）；École des Mines de Nantes（南特矿业学院）；Université de Nantes（南特大学）；Université Laval（拉瓦尔大学）
本文对一种三平移并联机构-三平移并联机床进行了参数刚度分析。首先，基于现有的方法进行柔性建模。然后，刚度矩阵的象征计算。这使得人们能够容易地研究几何设计参数对矩阵元素的影响。显示关键链接。切削力，然后建模，使静态位移的铣刀槽铣削过程中的象征性计算。分析了几何设计参数对静位移的影响。其他加工操作也可以建模。这种参数刚度分析可以应用于任何并联机器人的刚度是一个关键问题。
2007-08-28 cs.RO
Design of a Variable Stiffness Spring with Human-Selectable Stiffness
Vanderbilt University（范德堡大学）
弹簧通常用于可穿戴机器人设备中，以提供辅助关节扭矩，而无需电机和电池。然而，不同的任务（如步行或跑步）和不同的用户（如腿强壮的运动员或腿虚弱的老年人）需要不同的辅助关节扭矩，因此，弹簧具有不同的刚度。变刚度弹簧是一种特殊类型的弹簧，只要用户能够改变弹簧的刚度，它就可以在相同的挠度上施加或多或少的扭矩。在本文中，我们提出了一种新的可变刚度弹簧设计，用户可以选择一个首选的弹簧刚度类似于开关齿轮上的自行车。使用腿部摆动实验，我们表明，用户可以在很大范围内增加和减少弹簧刚度，以有效地帮助髋关节在腿部振荡。具有人类可选择刚度的可变刚度弹簧可能是可穿戴设备的关键部件，这些设备可以增强运动任务，例如步行，跑步和游泳。
2023-02-27 cs.RO
Deformation-Aware Robotic 3D Ultrasound
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Zhejiang University（浙江大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
由于探头施加的压力，超声（US）成像中的组织变形会导致测量组织时产生几何误差。这种变形对3D US体积具有甚至更大的影响，因为正确的复合受到不一致的位置和几何形状的限制。这项工作提出了一个病人指定的刚度为基础的方法来纠正机器人三维超声采集的组织变形。为了获得患者指定的模型，在组织上的采样位置处执行机器人触诊。记录触诊过程的接触力、US图像和探头姿势。接触力和探针位姿用于估计非线性组织刚度。图像被馈送到光流算法以计算像素位移。然后通过耦合二次回归表征在不同力下的逐像素组织变形。为了校正用于构建3D体积的轨迹上的不可见位置处的变形，基于在采样位置处计算的刚度值执行插值。利用刚度和记录的力，可以校正组织位移。该方法在两个不同刚度的血管模型上进行了验证。实验结果表明，该方法能够有效地校正力致变形，最终生成三维组织几何形状
2021-07-18 cs.RO eess.IV
BiFlex: A Passive Bimodal Stiffness Flexible Wrist for Manipulation in Unstructured Environments
The University of Texas（德克萨斯大学）；Meta Reality Labs Research（Meta现实实验室）
本文提出被动双模态刚度柔性腕部 BiFlex，利用软屈曲蜂窝结构在高精度操作与意外接触安全间切换，并通过多种真实任务验证其控制简化、操作精确与安全性。
2025-05-14 cs.RO
AMC'24 "A Novel Stiffness Modulation Mechanism for Energy Efficient Variable Stiffness Actuators"
University of Wollongong（伍伦贡大学）
本文提出一种可实现快速、无限范围刚度调制的新型机制，以提升人机协作和机器人康复等节能变刚度执行器应用。
2024-01-15 cs.RO cs.SY eess.SY
Literary Emotions in Motion: A Soft Robotics Installation for Tactile Storytelling
Department of Mechanical Engineering, University of Chile（智利大学机械工程系）；Independent Researcher（独立研究员）；Bolivian Catholic University（玻利维亚天主大学）；Institute of Engineering Sciences, University of O’Higgins（奥希金斯大学工程科学研究所）
提出一种将叙事文本语义情感分析映射到软体气动模块可变刚度的交互装置，通过用户研究评估刚度与LED强度多感官耦合对情感感知的影响。
2026-05-29 cs.HC cs.RO
Impedance Primitive-augmented Hierarchical Reinforcement Learning for Sequential Tasks
TU Delft（代尔夫特理工大学）；IISc Bangalore（班加罗尔印度理工学院）
本文提出阻抗基元增强的分层强化学习框架，通过可变刚度动作空间、自适应刚度控制器和可供性耦合，提升顺序接触任务中的学习效率、基元组合性与成功率，并验证了 sim2real 能力。
2025-08-27 cs.RO
Performance evaluation of parallel manipulators for milling application
Institut de Recherches en Communications et Cybernetique de Nantes（南特通信与控制研究所）；Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）
本文主要研究复合材料铣削加工并联机器人的性能评估。对于这种应用程序的最重要的性能测量，这表示机械手的加工能力的定义。在这种情况下，最佳综合任务解决的几何，运动学，运动静力学，弹性静力学，动力学性能的多目标优化问题。结果表明，刚度是一个重要的性能因素。以往的模型采用杆件近似，在初始点附近计算刚度矩阵。这是一种新的刚度矩阵计算方法的原因。该方法在一个具体的工业问题中得到说明。
2010-12-09 cs.RO
A Compliant Robotic Leg Based on Fibre Jamming
CSIRO（联邦科学与工业研究组织）；Queensland University of Technology (QUT)（昆士兰科技大学）
受人类肌肉粘弹性即时机械反应启发，提出一种利用纤维阻塞结构作为被动柔顺机构的机器人腿设计，通过可调刚度和阻尼的多材料肌腱实现减震与关节稳定，并展示其在多关节腿和运动中的潜力。
2024-03-13 cs.RO
Preliminary Analysis and Simulation of a Compact Variable Stiffness Wrist
Istituto Italiano di Tecnologia（意大利理工学院）；Università di Pisa（比萨大学）
本文提出了一种紧凑的可变刚度腕装置，通过并行结构和冗余弹性执行器实现刚度调节，适用于假肢和人形机器人领域。
2025-12-04 cs.RO
Enhanced stiffness modeling of manipulators with passive joints
Ecole des Mines de Nantes（南特矿业学院）；Institut de Recherches en Communications et en Cybernetique de Nantes（南特通信与控制研究所）
本文提出了一种增强具有被动关节的串并联机器人刚度分析的方法。它直接考虑到负载对机械手配置的影响，因此，对它的雅可比矩阵和海森矩阵。本文的主要贡献是引入了一个非线性刚度模型的被动关节的机械手，一个相关的数值技术，其线性化和计算的笛卡尔刚度矩阵，允许秩亏。在所开发的技术中，机械手元素被呈现为由多维虚拟弹簧和完美的被动关节分离的伪刚体。模拟的例子，处理并联机器人的Orthodox家庭和展示的能力，所开发的方法来描述非线性行为的机械手结构，如弹性不稳定性的突然变化（屈曲）。
2011-04-05 cs.RO
Jammkle: Fibre jamming 3D printed multi-material tendons and their application in a robotic ankle
Data61, CSIRO（澳大利亚联邦科学与工业研究组织Data61）；Robotics and Autonomous Systems Group（机器人与自主系统组）
提出模块化多材料3D打印纤维阻塞肌腱单元Jammkle，建立多物理场模型并集成于机器人脚踝，实验证明其在柔顺性、阻尼和防滑方面优于现有腿部结构。
2021-09-13 cs.RO
Development of Underactuated Geometric Compliant (UGC) Module with Variable Radial for Robotic Applications
School of Engineering, Cardiff University（卡迪夫大学工程学院）
本文开发了一种可变径向的欠驱动几何柔顺（UGC）模块，通过设计多种半刚性关节并利用高斯过程回归建模，实现了半径可动态缩减至80-85%且保持结构完整性的机器人原型。
2024-11-08 cs.RO
Parametric stiffness analysis of the Orthoglide
Institut de Recherches en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制研究院）
本文提出了一个参数刚度分析的双金属片。建立了柔性模型，给出了刚度矩阵的符号表达式。这允许对几何设计参数的影响进行简单的系统分析，并快速识别关键链接参数。我们的符号模型用于显示特定加工任务的工作空间的最硬区域。我们的方法可以适用于任何并联机器人的刚度是一个关键问题。
2007-08-27 cs.RO
Pneumatic bellows actuated parallel platform control with adjustable stiffness using a hybrid feed-forward and variable gain I-controller
Technical University of Košice（科希策技术大学）；Technical University of Ostrava（俄斯特拉发技术大学）
针对气动波纹管驱动并联平台定位难题，提出结合前馈与变增益I控制器的算法，实验验证优于ANFIS和PID，动态负载下表现良好。
2023-06-21 cs.RO
WAVE: Worm Gear-based Adaptive Variable Elasticity for Decoupling Actuators from External Forces
Department of Mechanical Systems Engineering, Faculty of Engineering, Yamagata University（机械系统工程系，工学系，山形大学）；OMRON SINIC X Corporation（OMRON SINIC X公司）
提出集成不可反向驱动蜗轮的可变刚度执行器WAVE，通过将电机与外力解耦、弹簧储能及预压缩调刚，实现精确传力、抗冲击和静止近零电机负载。
2025-09-26 cs.RO
Stiffness-based Analytic Centre Method for Cable-Driven Parallel Robots
Department of Management and Engineering (DTG), University of Padua（管理与工程系（DTG），帕多瓦大学）；Dipartimento di Ingegneria Meccanica, Energetica, Gestionale e dei Trasporti, Università degli Studi di Genova（机械工程、能源、管理和运输系，热那亚大学）；University of Padua（帕多瓦大学）；Università degli Studi di Genova（热那亚大学）
针对绳索驱动并联机器人的刚度调节与张力分配问题，提出一种基于解析中心法和障碍函数加权的刚度自适应方法，并通过仿真验证其有效性。
2025-05-12 cs.RO cs.SY eess.SY
