Minimally actuated tiltrotor for perching and normal force exertion
Seoul National University（首尔国立大学）；Seoul National University of Science and Technology（首尔国立科技大学）
本研究提出一种最小驱动的5控制自由度四旋翼倾转旋翼设计及渐近稳定控制器，通过实验验证其位置与俯仰跟踪可控性，并展示其在栖息及推车任务中执行空中物理交互的适用性。
2023-06-26 cs.RO
Thrust Regulation Through Wing Linkage Modulation on the Aerobat Platform: Piezoelectric Slip-Stick Actuated Regulator Development
SiliconSynapse Lab（硅芯合成实验室）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
本文研究了通过调节计算结构中第一半径链接的有效长度来实现推力调节，开发了压电滑stick执行器以实现独立翼推力控制。
2026-04-20 cs.RO
Learning Friction Model for Magnet-actuated Tethered Capsule Robot
近年来，磁致动胶囊的潜在诊断应用已大大增加。对于大多数这些潜在的应用，胶囊的精确位置控制一直是非常苛刻的。然而，机器人与环境之间的摩擦以及系绳的拖曳力在胶囊的运动控制过程中起着重要的作用。此外，这些力特别是摩擦力通常难以预先建模。本文首先设计了一种磁力驱动的绳系胶囊机器人，其中驱动磁铁安装在机器人手臂的末端，然后提出了一种基于学习的方法来建立胶囊与环境之间的摩擦力模型，以提高整个系统的控制精度。最后，几个真实的机器人实验证明了我们所提出的方法的有效性。
2021-10-01 cs.RO cs.SY eess.SY
Simultaneous Stiffness and Trajectory Optimization for Energy Minimization of Pick-and-Place Tasks of SEA-Actuated Parallel Kinematic Manipulators
Johannes Kepler University Linz, Austria（约翰·凯撒大学林茨分校，奥地利）
本文针对SEA驱动的并联运动机械臂拾放任务，通过同时优化操作轨迹与执行器刚度以激发固有振荡，实现能耗最小化，并在两个并联机器人应用中验证了方法的有效性。
2025-10-23 cs.RO math.DS
Emergent Underactuation in Fully Actuated Multirotors by Minimizing a Homogeneous Allocation Cost
University of Twente（特文特大学）；Sapienza University of Rome（罗马大学）
本研究证明，在全驱动多旋翼仅跟踪位置轨迹时，最小化齐次分配代价会自然涌现类似欠驱动的行为，同时保留全驱动在扰动抑制和瞬态力生成方面的优势。
2026-10-06 cs.RO cs.SY eess.SY
FLOAT Drone: A Fully-actuated Coaxial Aerial Robot for Close-Proximity Operations
Zhejiang University（浙江大学）
针对近距离作业中全驱动无人机存在的气动干扰与尺寸过大问题，提出具有控制面与共轴双旋翼创新的FLOAT Drone，实现紧凑高效并验证其作业能力。
2026-09-14 cs.AI cs.RO
Design, Modeling and Dynamic Compensation PID Control of a Fully-Actuated Aerial Manipulation System
Northeast Electric Power University（东北电力大学）
研究了一种新型全驱动式空中操纵系统的设计、建模和动态补偿PID（dc-PID）控制。首先，提出了一种新型的机械结构的AM的设计。其次，分别采用Craig参数和递推Newton-Euler方程建立了机器人的运动学和动力学模型，建立了更精确的空中平台与机械臂之间的动力学关系。然后，提出了动态补偿PID控制方法来解决AM的全驱动控制问题。最后，推导了驱动力/力矩与转速之间的统一耦合矩阵方程，为参数设计、分析和解耦提供了理论依据。仿真中考虑了系统中的噪声和扰动、参数不确定性以及功率限制等实际问题，仿真结果表明，所提出的AM系统可以实现全激励控制，并具有传统AM理论上无法实现的先进控制性能。在两个有关节运动的空中作业任务仿真中，与反推控制相比，dc-PID具有更好的控制精度和抗干扰能力。dc-pid控制实验证明了该方法的有效性和可行性。
2017-09-23 cs.RO
Anthropomorphic Twisted String-Actuated Soft Robotic Gripper with Tendon-Based Stiffening
University of Nevada, Reno（内华达大学雷诺分校）
实现高性能的软机器人夹具是具有挑战性的，因为驱动它们的软致动器和人工肌肉的固有限制，包括低力输出，小致动范围和差的紧凑性。尽管在这一领域取得了进展，但实现具有高灵活性和力输出的紧凑型软夹持器仍然具有挑战性。本文探讨了扭绳驱动器（TSA）驱动软机器人手爪。TSA已用于许多机器人应用中，但其在软体机器人中的应用受到限制。夹具的设计灵感来自于人手。在具有拮抗性TSA的手指中实施可调刚度。手指的弯曲角度，驱动速度，阻止力输出，和刚度调谐的实验特征。该夹具在Kapandji测试中获得了6分，并重现了Feix GRASP分类的33次抓握中的31次。它表现出72 N的最大抓握力，这几乎是它自身重量的13倍。一项比较研究表明，与其他类似的软夹持器相比，所提出的夹持器表现出等同或更好的性能。
2022-09-22 cs.RO cs.SY eess.SY
Design, manufacturing, and inverse dynamic modeling of soft parallel robots actuated by dielectric elastomer actuators
本文提出一种介电弹性体致动器驱动的软体Delta并联机器人，通过角行程放大机构、三维拼插轻量化结构和高稳定性导电涂层电极改善性能，并基于扩展Bergstrom-Boyce模型建立逆动力学模型，实现输出力预测与轨迹跟踪。
2024-09-30 cs.RO cs.SY eess.SY
SandWorm: Event-based Visuotactile Perception with Active Vibration for Screw-Actuated Robot in Granular Media
Tsinghua Shenzhen International Graduate School（清华大学深圳国际研究生院）；School of Mechanical and Aerospace Engineering（机械与航空航天工程学院）
SandWorm通过主动振动的事件式视觉触觉传感器和仿生螺杆驱动机器人，在颗粒介质中实现高精度触觉感知和复杂地形移动，展示了在管道清淤和地下勘探中的应用效果。
2026-01-20 cs.RO
Control of Fully Actuated Aerial Vehicles: A Comparison of Model-based and Sensor-based Dynamic Inversion
Professorship of Autonomous Aerial Systems, School of Engineering and Design, Technical University of Munich（自主航空系统教授职位，工程与设计学院，慕尼黑技术大学）
本文比较了模型驱动和传感器驱动动态逆控制器在全驱动六旋翼上的性能，发现传感器驱动在参数不匹配、风扰和传感器退化时表现更优，但在控制频率降低时模型驱动更佳。
2026-05-12 cs.RO cs.SY eess.SY
Dynamic and Versatile Humanoid Walking via Embedding 3D Actuated SLIP Model with Hybrid LIP Based Stepping
California Institute of Technology（加州理工学院）
在本文中，我们提出了一种有效的方法来生成动态和灵活的人形步行与非恒定的质心（COM）高度。我们利用的好处，使用降阶模型（ROM）和步进控制，以产生动态和通用的步行运动。具体而言，我们应用步进控制器的混合线性倒立摆模型（H-LIP）的基础上扰动的周期性步行运动的3D驱动弹簧加载倒立摆（3D-aSLIP），这产生了灵活的步行行为的3D-aSLIP，包括各种3D周期性步行，固定位置跟踪，和全局轨迹跟踪。3D-aSLIP行走然后通过COM动力学和地面反作用力的任务空间控制嵌入到全驱动人形机器人上。所提出的方法是实现Atlas的机器人模型在仿真中，其中产生多功能的动态运动。
2020-08-06 cs.RO cs.SY eess.SY
Image-based Visual Servo Control for Aerial Manipulation Using a Fully-Actuated UAV
ShanghaiTech University（上海科技大学）；Birla Institute of Technology and Science Pilani（比尔拉科学技术学院皮拉尼分校）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
本文提出一种基于图像的视觉伺服控制策略，用于全驱动无人机桥梁维护，无需外部位姿估计或预定义标记，实现运动与力控制。
2023-06-28 cs.RO cs.SY eess.SY
Optimizing Dynamic Balance in a Rat Robot via the Lateral Flexion of a Soft Actuated Spine
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Sun Yat-Sen University（中山大学）；Pazhou Lab（琶洲实验室）
本文针对大鼠机器人小跑时的动态平衡问题，建立柔性驱动脊柱侧向屈曲的运动学模型，并设计不改变腿部运动的优化控制器，仿真与实验均验证其可提升平衡并保持期望步态。
2024-03-01 cs.RO
Quasi-Static Continuum Model of Octopus-Like Soft Robot Arm Under Water Actuated by Twisted and Coiled Artificial Muscles (TCAMs)
University of Iowa（爱荷华大学）
本文利用扭曲卷绕人工肌肉（TCAMs）驱动水下章鱼型软体机器人臂，基于扩展Cosserat杆理论建立准静态连续介质模型，考虑横截面平面变形和流体力的影响，并推导了章鱼臂材料的本构模型。
2024-10-20 cs.RO math.OC
AquaROM: shape optimization pipeline for soft swimmers using parametric reduced order models
Soft Robotics Laboratory (SRL), ETH Zurich, Switzerland（软机器人实验室（SRL），苏黎世联邦理工学院，瑞士）；Chair in Nonlinear Dynamics, ETH Zurich, Switzerland（非线性动力学教授职位，苏黎世联邦理工学院，瑞士）
AquaROM通过参数降阶模型高效优化软游泳体形状，提升非线性系统设计效率。
2026-02-16 cs.RO
A Task-Agnostic Control Strategy for Dynamic Assistance with Pneumatically Actuated Soft Exosuits
University of California San Diego（加利福尼亚大学圣迭戈分校）
本研究提出一种仅依赖运动学传感的逆植物控制策略，可在8°/s至120°/s范围内，将气动驱动软外服的交互扭矩降低最多73%、肌肉激活降低最多47%，实现任务无关型动态助力，无需生理或力传感器。
2026-08-20 cs.HC cs.RO
Constraint-Unified MPC for Over-Actuated Surface Vehicles with Post-Detection Fault Reconfiguration
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）
本文提出一种约束统一的模型预测控制方法，将轨迹跟踪、推力分配和推进器限制整合为单个二次规划，并通过二进制标志实现故障重构，在实船测试中显著优于级联基线。
2026-09-21 cs.RO cs.SY eess.SY
Motion Decoupling and Composition via Reduced Order Model Optimization for Dynamic Humanoid Walking with CLF-QP based Active Force Control
California Institute of Technology（加州理工学院）
在本文中，三维人形步行解耦为周期性和过渡运动，其中每一个被解耦为在矢状面和侧平面的平面行走。降阶模型（ROM），即致动弹簧加载倒立摆（aSLIP）模型和混合线性倒立摆（H-LIP）模型，用于针对每种类型的平面运动在期望的质心（COM）动力学上产生运动。周期性运动是通过点脚（欠驱动）ROM计划的动态运动与最小的脚踝驱动，而过渡运动是通过脚驱动ROM计划的快速和平滑的过渡。组合的平面COM动力学产生所需的COM动力学在3D中，这是通过控制基于李雅普诺夫函数的二次规划（CLF-QP）嵌入在人形。此外，aSLIP行走的地面反作用力曲线用作CLF-QP中的地面接触力的期望参考，以实现平滑的域过渡。所提出的框架是在仿真中实现的下肢外骨骼，其中实现了不同的步行运动。
2019-10-01 cs.RO cs.SY eess.SY
Underwater Soft Fin Flapping Motion with Deep Neural Network Based Surrogate Model
Tallinn University of Technology（塔林理工大学）；Vilnius University（维尔纽斯大学）
本文提出结合DNN代理模型与强化学习的水下软鳍力控制框架，通过网格切换控制提升精度与稳定性，并在真实软鳍执行器上验证了复杂推力运动与精确力控制效果。
2025-02-05 cs.LG cs.RO
Towards intrinsic force sensing and control in parallel soft robots
University College London（伦敦大学学院）
随着软机器人越来越多地用于需要高且受控的接触力的设置中，最近的研究已经证明了使用软体机器人来估计或本质上感测力而不需要外部感测机构。虽然这主要在基于腱的连续体操纵器或包括推拉杆致动的可变形机器人中示出，但由于高致动可变性和非线性机械系统响应，流体驱动仍然构成巨大挑战。在这项工作中，我们调查的能力，液压，并联软体机器人内在的感觉，并随后控制接触力。一个全面的算法推导出静态，准静态和动态力传感依赖于流体的体积和压力信息的系统。以单自由度软射流作动器为例，验证了该算法的有效性。结果表明，在准静态配置中，作用在单个致动器上的轴向力可以在0至6 N的验证范围内以0.56 +- 0.66N的精度估计。将力传感方法应用于单驱动器和并联机器人的力控制。可以看出，力对于两个系统都是精确可控的，在多自由度并联软体机器人的情况下具有控制定向接触力的能力。
2021-11-19 cs.RO
Mathematical modelling and virtual decomposition control of heavy-duty parallel$-$serial hydraulic manipulators
Tampere University（坦佩雷大学）
提出了一种新的并联$-$串联结构重型机械手建模方法。每个考虑的并行$-$串行结构包含一个旋转段与刚性链接连接的被动旋转关节和驱动的线性液压致动器，从而形成一个封闭的运动回路。此外，还考虑了由液压线性致动器驱动的棱柱关节组成的棱柱段。使用牛顿$-$欧拉（N $-$ E）动力学公式推导出致动器力的表达式。推导过程不假设无质量致动器解耦的机械手连杆，这是常见的拉格朗日动力学公式。执行机构压力动态包括在分析中，导致总的三阶系统的常微分方程（ODE）。该模型在N $-$ E框架中，具有比其前任更少的参数，启发了虚拟分解控制（VDC）系统过程的修改，以制定基于新模型的控制律。每个通用的机械手的旋转和棱柱段的虚拟稳定性，导致整个机器人的李雅普诺夫稳定性。
2022-01-10 cs.RO
Kinematic Analysis and Design of a Novel (6+3)-DoF Parallel Robot with Fixed Actuators
Université Laval（拉瓦尔大学）
提出一种固定电机、运动学冗余的新型（6+3）自由度并联机器人，通过三条RU/2-RUS支腿降低惯量并支持直驱式物理人机交互，同时分析奇异点、优化2g全向加速度工作空间并给出CAD初步设计。
2023-04-24 cs.RO
Scaling Whole-Body Human Musculoskeletal Behavior Emulation for Specificity and Diversity
Tsinghua University（清华大学）
本文提出一种大规模并行肌肉骨骼计算框架，用于基于生物力学的全身运动再现，通过整合GPU模拟与对抗性奖励聚合，实现了高维强化学习在肌肉骨骼控制中的优化，准确再现了700多块肌肉驱动的广泛运动 repertoire。
2026-03-31 cs.AI cs.RO
Interaction Forces and Internal Loads in Parallel Manipulators with Actuation Redundancy
本文探讨了并行 manipulators 在执行器冗余性下的交互力与内部载荷的null-space wrench组件，解决了现有文献中的关键问题并提供了合成平衡和操纵关节扭矩向量的方法。
2026-10-16 cs.RO
A Disturbance in the Force: Force Actuation on the RAVEN II Surgical Robot with Parallel Motor-Cable Units
University of Washington（华盛顿大学）；Mount Holyoke College（曼荷莲学院）
针对手术机器人力反馈难题，开发含6个电机-线缆单元的并联系统，实现无干扰力驱动，力驱动误差小于1N，为获取训练数据提供支持。
2026-08-10 cs.RO
Analysis of Forces Exerted by Shoulder and Elbow Fabric-based Pneumatic Actuators for Pediatric Exosuits
Dept. of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）；Dept. of Bioengineering（生物工程系）
本文通过两自由度婴儿尺度实验台测试肩部和肘部织物气动执行器，分析锚定点与相邻关节角度对接触力和ROM的影响，并给出最优布置方案。
2025-05-12 cs.RO
Force Profiling of a Shoulder Bidirectional Fabric-based Pneumatic Actuator for a Pediatric Exosuit
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本研究分析了一种用于儿科外骨骼服的肩部双向织物气动执行器的力分布，发现锚定于上臂三分之二处且肘关节呈90度时，可实现最大运动范围和最小施加力。
2024-07-17 cs.RO
Force Generation by Parallel Combinations of Fiber-Reinforced Fluid-Driven Actuators
University of Michigan（密歇根大学）
与传统的刚体机器人相比，柔性机器人系统的柔性结构能够实现各种新颖的功能。被称为纤维增强弹性体外壳（FREE）的软流体驱动致动器的子类特别适合作为这些类型的系统的致动器。自由弹性体本质上是柔软的，可以在不施加刚性结构的情况下施加空间力。此外，它们可以被配置为产生各种各样的力和力矩组合。在本文中，我们探讨的潜力，结合多个不同配置的自由电子元件并联，以实现完全可控的多维软驱动。为此，我们提出了一种新的方法来表示和计算的广义软致动器所产生的力作为其内部压力的函数。这种方法依赖于状态相关的流体雅可比矩阵的概念，产生力的线性表达式。我们利用这个概念来构造一个软系统在给定状态下可能产生的所有可能的力的集合。这种力zonotope可以用来通知软致动器的并联组合的设计和控制。实验验证了该方法的并行组合的三个精心设计的致动器约束到一个2DOF的测试台。力的预测值与测量值相匹配，均方根误差小于1.5 N力和8 x 10^（-3）Nm力矩，证明了所提出的方法的实用性。
2018-10-26 cs.RO
Versatile Airborne Ultrasonic NDT Technologies via Active Omni-Sliding with Over-Actuated Aerial Vehicles
Technical University of Denmark（丹麦技术大学）；Voliro AG（沃利罗公司）
本文提出一种基于过驱动飞行器的全向滑动载荷，结合全向轮主动末端执行器和EMAT，实现无需重新接近表面的多点测量与任意方向动态超声扫描，并通过Voliro T平台实验验证了壁面滑动和超声检测性能。
2023-11-08 cs.RO cs.SY eess.SY
Real-Time Structural Deflection Estimation in Hydraulically Actuated Systems Using 3D Flexible Multibody Simulation and DNNs
J.K. Institute of Science（J.K.科学学院）；World Scientific University（世界科学大学）；University of Intelligent Studies（智能研究大学）
本文提出基于SLIDE的实时结构挠度估计框架，结合随机数据采集算法和深度神经网络，在液压驱动柔性臂架上实现比多体仿真快10^7倍的挠度估计，为实时控制与监测提供支持。
2025-03-10 cs.LG cs.RO cs.SY
Internal joint forces in dynamics of a 3-PRP planar parallel robot
Institut de Recherche en Communications et Cybernétique de Nantes（南特通信与控制论研究所）
本文建立了3-PRP平面并联机器人动力学的递推矩阵关系。连接到移动平台的三个相同的平面支腿位于同一竖直平面内。知道平台的运动，我们首先开发的逆运动学问题，并确定的位置，速度和加速度的机器人。此外，逆动力学问题的解决使用的方法的基础上的虚功原理。最后给出了三个作动器的输入功率和关节内力的仿真图。
2012-09-12 cs.RO
A cable-driven parallel manipulator with force sensing capabilities for high-accuracy tissue endomicroscopy
Imperial College London（伦敦帝国学院）
本文介绍了一种新的外科手术末端执行器探针，它允许准确地施加接触力的组织，而在同一时间允许高分辨率和高度可重复的探针运动。这些都是通过实施电缆驱动的并联机械手的安排，这是部署在机器人仪器的远端。所提供的品质的组合可以在几个方面是有利的，可能的应用包括：大面积显微内镜和多光谱成像、显微外科手术、组织触诊、安全的基于能量的和传统的组织切除。为了证明的概念和它的适应性，探头集成了一个修改后的达芬奇机器人仪器。
2017-12-09 cs.RO
Receding-Horizon Nullspace Optimization for Actuation-Aware Control Allocation in Omnidirectional UAVs
Tampere University（塔尔库大学）；New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎赫尔分校）
本文提出了一种基于回溯法的作动器感知控制分配策略，用于减少全方位无人机的电机指令振荡，提高轨迹跟踪性能。
2026-03-06 cs.RO
Design, Dynamic Modeling and Control of a 2-DOF Robotic Wrist Actuated by Twisted and Coiled Actuators
College of Advanced Manufacturing and Robotics（先进制造与机器人学院）；State Key Laboratory of Turbulence and Complex Systems（湍流与复杂系统国家重点实验室）；Peking University（北京大学）；Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）
针对多自由度人工肌肉软体机器人缺乏适配的动力学控制策略的问题，本文设计了TCA驱动的2自由度3RRRR并联机构机器人腕，建立拉格朗日动力学模型并设计NMPC控制器，实验验证了其控制效果与可集成性。
2025-07-30 cs.RO cs.SY eess.SY
Reconfigurable hydrostatics: Toward versatile and efficient load-bearing robotics
Elsevier
针对穿戴式和腿式机器人驱动在多功能性与效率间的矛盾，本文提出可重构静液压设计范式，通过集成被动力与共享机制，在机器人腿部实验中实现多功能负载跟踪且行走能耗降4.8倍，为高效承重机器人提供新方向。
2025-11-14 cs.RO cs.SY eess.SY
Enabling Massage Actions: An Interactive Parallel Robot with Compliant Joints
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；Shanghai Jiaotong University（上海交通大学）
提出了一种基于串联弹性驱动器（SEA）的柔性关节并联按摩机器人，提供了一种统一的力-位置控制方法。首先，建立运动学和静力学模型，以获得相应的控制变量。然后，提出了一种新的力-位置控制策略，单独控制沿表面的法线方向的力-位置和另一个两个方向的位移，而不需要机器人的动力学模型。为了评估其性能，我们实施了一系列的机器人按摩实验。结果表明，所设计的按摩机械手能够成功地实现所需的按摩力和运动模式，达到较高的用户体验。
2022-08-26 cs.RO cs.SY eess.SY
Whole-Body Control with Motion/Force Transmissibility for Parallel-Legged Robot
Beijing Research Institute of UBTECH Robotics（优必选机器人北京研究院）；Tsinghua University（清华大学）
为了实现运动学上合适的配置和高度动态的任务执行，一个有效的方法是考虑机器人的全身控制（WBC）的机器人性能指标。然而，目前的WBC方法没有考虑并联机器人的内在特征，特别是运动/力传递率（MFT）。提出了一种基于MFT的并联足式机器人WBC控制方案。由于MFT指标与机器人构型之间的非线性关系，将MFT的性能指标引入WBC具有挑战性。为了克服这一挑战，我们建立MFT优选空间的机器人离线和制定为一个多面体在关节空间的加速度水平。然后，WBC采用多面体作为软约束。因此，通过满足该约束，机器人具有高速和高加速度能力。离线预处理减轻了在线计算负担，并帮助WBC实现1 kHz的伺服速率。最后，我们验证了所提出的方法的性能和鲁棒性通过仿真和实验上的平行腿双足机器人。
2022-03-01 cs.RO cs.SY eess.SY
