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
Modelling and simulation of a commercially available dielectric elastomer actuator
Frankfurt University of Applied Sciences（法兰克福应用技术大学）；University of Cadiz（加的斯大学）；CTsystems AG（CTsystems公司）
本文研究商用堆叠式硅胶基介电弹性体致动器的控制导向建模，发现静态可用胡克定律、动态无需粘弹性模型，而含三个Maxwell单元的广义Kelvin-Maxwell模型能兼顾精度、稳定性与计算效率。
2023-08-03 cs.RO
Soft Pneumatic Gelatin Actuator for Edible Robotics
École Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
提出了一种基于明胶-甘油复合材料的全食用气动执行器。该致动器是单片的，通过模制工艺制造，长90 mm，宽20 mm，厚17 mm。由于复合材料的机械特性类似于硅橡胶弹性体，致动器在25 kPa的施加压力下表现出170.3 °的弯曲角和0.34 N的阻挡力。这些值与基于弹性体的气动致动器相当。作为验证示例，集成两个致动器以形成能够处理各种物体的夹具，突出了可食用致动器的高性能和适用性。这些可食用执行器，结合其他最近的可食用材料和电子产品，可以为新型可食用机器人奠定基础。
2017-03-04 cs.RO
Portable, High-Frequency, and High-Voltage Control Circuits for Untethered Miniature Robots Driven by Dielectric Elastomer Actuators
Department of Mechanical Engineering, State Key Laboratory of Tribology in Advanced Equipment, Beijing Key Laboratory of Transformative High-end Manufacturing Equipment and Technology, Tsinghua University（机械工程系、先进设备摩擦学国家重点实验室、北京 transformative 高端制造装备与技术重点实验室、清华大学）
提出一种基于低压串联电阻的高压高频控制电路，实现介电弹性体致动器无系绳驱动，并构建42克爬行机器人，在15赫兹下成功运动并实时传输视频。
2025-02-10 cs.RO
Learning physics-informed simulation models for soft robotic manipulation: A case study with dielectric elastomer actuators
University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Ghent University（根特大学）；imec（微电子研究中心）
软致动器提供了一种安全，适应性强的方法，如温柔的抓取和灵巧的操纵任务。然而，由于可变形材料的复杂物理特性，创建精确的模型来控制这样的系统是具有挑战性的。精确的有限元法（FEM）模型导致闭环使用的过高的计算复杂性。使用微分模拟器是一个有吸引力的替代方案，但其适用性的软致动器和可变形材料仍然未充分探索。本文提出了一个框架，结合两者的优点。我们学习一个可微的模型组成的材料属性神经网络和分析动力学模型的其余部分的操作任务。该物理模型使用FEM生成的数据进行训练，可用于闭环控制和推理。我们评估我们的框架上的介电弹性体致动器（DEA）硬币拉任务。我们模拟了使用DEA沿着摩擦接触的表面拉硬币的任务，使用FEM，并评估了模拟，控制和推理的物理模型。与FEM相比，我们的模型达到了< 5%的仿真误差，并且我们将其用作MPC控制器的基础，该控制器需要比无模型的演员-评论家，PD和启发式策略更少的迭代来收敛。
2022-07-16 cs.AI cs.RO
Learning Quadrupedal Locomotion for a Heavy Hydraulic Robot Using an Actuator Model
Robotics and Artificial Intelligence Lab, KAIST（机器人与人工智能实验室，韩国科学技术院）；Robotics Team, HYUNDAI Rotem（HYUNDAI Rotem机器人团队）；Hydraulic Robot Laboratory, Human-Centric Robotics R&D Department, Korea Institue of Industrial Technology（液压机器人实验室，人本机器人研发部门，韩国工业技术研究院）
本研究提出了一种基于液压动力学的分析致动器模型，用于重载液压四足机器人在RL中的运动控制，实现了稳定的sim-to-real转移。
2026-01-16 cs.AI cs.RO
Unified Manipulability and Compliance Analysis of Modular Soft-Rigid Hybrid Fingers
Department of Mechanical Engineering, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校机械工程系）
本文提出统一框架分析模块化软硬混合手指的可操作性与柔顺性，基于Jacobian建模液压与气动驱动，并通过DexCo和Edgy-2验证，揭示了灵巧性与被动刚度的驱动相关权衡，为结构感知设计提供指导。
2025-07-01 cs.RO
A Robotic System for Automated Manufacturing of Dielectric Elastomer Actuators
University of Connecticut（康涅狄格大学）；University of Toronto（多伦多大学）
本研究提出一种自动化机器人制造系统，通过旋涂和冲压工艺制造含12层介电层、11层CNT电极的多层DEAs，使总工艺时间减少14.2%，减少56.1%的人工操作。
2026-08-04 cs.RO cs.SY eess.SY
Modeling, Control and Self-sensing of Dielectric Elastomer Soft Actuators: A Review
School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology（河北工业大学机械工程学院）
综述介电弹性体软执行器的建模、控制与自感知方法，分析其非线性弹性、粘弹性蠕变等挑战及解决方案。
2026-04-19 cs.RO cs.SY eess.SY
Untethered thin dielectric elastomer actuated soft robot
University of Nottingham（诺丁汉大学）
本研究提出了一种无缆薄介电弹性体驱动的软机器人，通过低电压和双致动结构实现高功率密度的移动，适用于复杂受限环境。
2025-12-12 cs.RO
Design of an Electro-Hydraulic System Using Neuro-Fuzzy Techniques
对性能和质量的日益增长的需求使驱动系统成为工业过程逐步自动化的基础部分。如果需要精确和快速的性能，它们的常规模型变得不合适并且范围有限。因此，重要的是将学习能力融入驱动系统，以提高其实时准确性，成为具有一定智能程度的自主智能体。为了研究这一挑战，本章提出了一个学习控制系统的发展，使用神经模糊技术的跟踪控制器的设计实验电液致动器。本章首先介绍了执行器的神经模糊建模过程。介绍了学习算法，描述了实验系统，给出了建模步骤，包括执行器代表变量的选择、训练和测试数据集的获取、执行器神经模糊逆模型的获取。在本章的第二部分中，我们使用提取的神经模糊模型和它的学习能力，设计基于反馈误差学习技术的执行器位置控制器。通过一组实验结果，我们展示了控制器的泛化性能，它的学习能力，在实时实现的初始神经模糊逆模型，其补偿行动，提高电液跟踪性能。
2000-09-30 cs.LG cs.RO
Full-Dynamics Real-Time Nonlinear Model Predictive Control of Heavy-Duty Hydraulic Manipulator for Trajectory Tracking Tasks
Faculty of Engineering and Natural Sciences, Tampere University（工程与自然科学学院，塔尔基大学）
针对重型液压机械臂在安全约束下的轨迹跟踪问题，提出一种1kHz实时非线性模型预测控制框架，结合多重打靶与虚拟分解控制，实验验证其高精度与约束满足能力。
2025-10-27 cs.RO
TO-SoFiT: Topology Optimization of Hydraulic Soft Fish Tail Design for programmable undulating locomotion
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度理工学院海得拉巴分校）
提出一种拓扑优化方法自动设计液压软鱼尾，平衡变形效率、流固耦合、可制造性和刚度，实现可调波动幅度和多轴弯曲，优于传统矩形尾鳍。
2026-06-16 cs.RO
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
Task Space Control of Hydraulic Construction Machines using Reinforcement Learning
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）
针对液压工程机械关节层面控制难、任务空间精确控制依赖动力学模型的问题，研究提出将数据驱动执行器模型融入仿真与强化学习以获取最优任务空间控制策略，经Brokk 170实验验证，效果优于经典雅可比方法。
2023-07-19 cs.RO
Topology-Optimized Pneumatic Soft Actuator: Design and Experimental Validation
DTU（丹麦技术大学）
本文通过非线性拓扑优化设计了软弹性气动执行器，并通过实验验证了其性能。
2026-05-19 cs.RO
Series Elastic Force Control for Soft Robotic Fluid Actuators
Northeastern University（东北大学）
基于流体的软致动器是轻量化和人类安全机器人的一个有吸引力的选择。这些致动器与流体压力反馈相结合，原则上是串联弹性致动（SEA）的形式，其中几乎所有驱动点（例如，马达/齿轮箱）摩擦都可以被消除。纤维弹性体软致动器提供独特的低摩擦和低滞后机械性能，其特别适合于基于内部压力反馈的力控制，而不是使用力/触觉感知的传统外力反馈，因为不连续（库仑）端点摩擦对于内部流体压力是不可观察的。然而，通过基于模型的前馈项补偿端点平滑滞后是可能的。我们报告内压力反馈通过干扰观测器（DOB）和基于模型的前馈补偿的端点摩擦和非线性滞后的2自由度的轻量级机器人夹持器驱动的滚动膜片线性致动器耦合到直接驱动无刷电机，实现了积极的低频端点阻抗范围（“Z宽度”）为50分贝。
2020-04-06 cs.RO
Modeling and Application of Series Elastic Actuators for Force Control Multi Legged Robots
Udaya School of Engineering（乌达亚工程学院）
系列弹性驱动器在无约束环境中的机器人力控制中具有许多优点。这些优点包括高力保真度、极低阻抗、低摩擦和良好的力控制带宽。系列弹性驱动器采用了一种新颖的机械设计架构，违背了“越硬越好”的通用机械设计原则。柔顺元件被放置在齿轮训练和驱动负载之间以有意地减小致动器的刚度。位置传感器测量偏转，并使用胡克定律（F=Kx）精确计算力输出。然后，控制回路将致动器伺服到期望的输出力。由此产生的致动器具有固有的耐冲击性，高力保真度和极低的阻抗。这些特性在许多应用中是期望的，包括足式机器人、用于人类性能放大的外骨骼、机器人臂、触觉接口和自适应悬架。我们描述了系列弹性执行器的几个变化，已开发使用电气和液压元件。
2009-12-20 cs.RO
A Fabric Soft Robotic Exoskeleton with Novel Elastic Band Integrated Actuators for Hand Rehabilitation
Centre for Advanced Robotics（高级机器人中心）；School of Engineering and Materials Science（工程与材料科学学院）；Queen Mary University of London（伦敦玛丽女王大学）
中风和脊髓损伤等常见残疾可能会导致手部运动功能丧失。他们可以用机器人辅助康复技术来治疗，比如在机器人的帮助下连续地张开和闭合手，这种方法比传统方法更便宜，耗时更少。开发手部外骨骼是为了辅助康复，但其笨重的性质带来了某些挑战。由于软体机器人使用弹性体和织物元件而不是重型连杆，并且使用气动、液压或基于腱的而不是传统的旋转或线性马达来操作，因此软手外骨骼被认为是与康复相关的更好的选择。
2022-12-14 cs.RO
Analysis and Control of Fiber-Reinforced Elastomeric Enclosures (FREEs)
Bucknell University（巴克内尔大学）
虽然刚性机器人广泛用于各种应用中，但它们在可以执行的任务方面受到限制，并且在密切的人机交互中可能不安全。另一方面，软体机器人在几个方面超越了刚性机器人的能力，例如与工作环境的兼容性，自由度，制造成本以及与环境的安全交互。本文研究了纤维增强弹性体外壳作为一种特殊类型的软气动驱动器，可用于软机械手的行为。一个动态的集中参数模型被创建来模拟在各种操作条件下单个FREE的运动，并通知控制器的设计。建议的PID控制器确定的自由的响应，以一个定义的步骤输入或轨迹以下的多项式函数，使用旋转角度来控制的末端执行器的方向。此外，有限元分析方法，结合固有的非线性材料特性的自由电子元件，精确地评估各种参数和配置的自由电子元件。该工具还用于确定模块中多个FREE的工作空间，该模块本质上是软机器人手臂的构建块。
2021-12-24 cs.RO
The Construction of a Soft Gripper Based on Magnetorheological Elastomer with Permanent Magnet
本文提出基于磁流变弹性体和永磁体的新型抓取器，利用永磁体能量实现自闭合抓取机制，通过柔性材料实现对不同形状的精密物体的抓取，通过实验验证了其有效性。
2024-07-18 cs.RO cs.SY eess.SY
Learning from Demonstration for Hydraulic Manipulators
Aalto University（阿尔托大学）；Tampere University of Technology（坦佩雷理工大学）
本文提出了，第一次，一种方法，用于学习接触的任务，从遥操作的演示与液压机械手。由于使用了非常强大的液压机械手，力反映双边遥操作是最合理的方法，给人的示范。一个先进的基于子系统动态的控制设计框架，虚拟分解控制（VDC），用于设计一个稳定性保证控制器的遥操作系统，同时考虑到完全的非线性动力学的主，从机械手。通过从机械手致动器的腔室压力估计接触力，避免了在液压从机械手的尖端处使用脆弱的力/扭矩传感器。在所提出的学习方法中，观察到表面滑动工具具有摩擦依赖的方向范围（在实际运动方向和接触力之间），操纵器可以从该方向施加力以产生滑动运动。通过这种直觉，可以在运动上采用这些范围的交集，以从一个或多个演示中鲁棒地找到运动的期望方向。再现运动所需的顺应性轴可以通过假设所有在期望方向之外的运动都是由环境引起的来找到，从而发出顺应性需求的信号。最后，学习方法被纳入到一个新的基于VDC的阻抗控制方法，学习符合行为从遥控操作的人示范。通过475 kg负载的2自由度液压机械手的实验，验证了该方法对重型液压机械手进行示教学习（LfD）的适用性和有效性。
2018-09-02 cs.RO
Shape Sensing of Variable Stiffness Soft Robots using Electrical Impedance Tomography
软机器人系统通过减少与软组织的接触创伤以及在微创手术中通过曲折路径实现入路，提供了优于传统刚性系统的益处。然而，软体机器人固有的可变形性使其形状的准确建模承担更大的责任，并且在实现术中形状感测方面面临更大的挑战。在这里，我们提出了一种本体感受（自感知）软致动器，具有导电工作流体。来自多达六个电极的电阻抗测量使得能够使用电阻抗断层扫描（EIT）进行断层扫描重建。研制了一种新的频分复用（FDM）EIT系统，能够测量66 dB SNR和20 ms的时间分辨率。两个自由度的设计：液压铰链致动器和气动手指致动器与液压梁的概念进行了研究。这两种情况都表明，阻抗测量可用于推断形状变化，并且在致动期间重建的EIT图像显示出相对于每个自由度（DOF）的不同模式。虽然观察到一些机械滞后，但测量和所得图像的可重复性很高。结果表明，作为一种低成本，低姿态的形状传感器在软体机器人的FDM-EIT的潜力。
2020-05-01 cs.RO
Comparison and Experimental Validation of Predictive Models for Soft, Fiber-Reinforced Actuators
University of Michigan – Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）
最近文献中出现的成功的软体机器人建模方法是基于各种不同的理论，包括传统的机器人理论，连续介质力学和机器学习。虽然已经为已经实现的系统开发了特定的建模技术，并对其进行了验证，但它们的优缺点还没有明确地相互比较。在本文中，我们展示了三种不同的模型结构-一个集总参数模型，一个连续介质力学模型，和一个神经网络-比较捕捉毛趋势和具体功能的软机器人执行器的力产生。特别是，我们研究模型的纤维增强弹性体外壳（FREES），这是一个受欢迎的选择，软致动器，并用于几个软关节系统，包括软机械手，外骨骼，抓手，和移动软体机器人。我们通过测试跨越广泛的设计和运动学空间的八个自由样本生成基准数据，并比较模型预测这些样本的载荷-变形关系的能力。这种比较显示了每个模型对单个执行器的预测能力以及每个模型在设计空间中的可推广性。虽然神经网络实现了最高的峰值性能，第一原理为基础的模型最好的概括在所有执行器的设计参数测试。结果突出的数学结构和实验参数确定的重要作用，在建设高性能，可推广的软执行器模型与不同的努力投入系统辨识。
2019-01-31 cs.RO
3D Printed Proprioceptive Soft Fluidic Actuators with Graded Porosity
University of Twente（特文特大学）；Department of Biomechanical Engineering（生物医学工程系）
本研究提出一种3D打印梯度多孔软体流体驱动器的集成制造方法，实现驱动与压阻传感一体化，并利用Wiener-Hammerstein模型补偿迟滞，实现高精度应变估计。
2023-12-21 cs.RO
A Novel Twisted-Winching String Actuator for Robotic Applications: Design and Validation
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文提出一种结合扭转绳索驱动器与绞盘机构的新型驱动系统，通过动态调节传动比克服行程与力输出限制，实验验证了其宽范围传动比与精确运动控制能力。
2024-10-15 cs.RO
Hybrid Actuator Design for a Gait Augmentation Wearable
Monash University（莫纳什大学）；University of British Columbia（英属哥伦比亚大学）；Shenzhen University（深圳大学）；Chinese University of Hong Kong, Shenzhen（香港中文大学（深圳））
我们描述了一种流体致动器设计，其使用软致动器来代替液压缸的密封室，以在低操作压力（$\leq$ 50 kPa）下为下肢可穿戴物提供具有大的力（$\geq$ 100 N）的顺应性线性压缩。外部壳体约束流体加压下的软致动器的变形。这使我们能够使用乳胶派对气球作为初始设计调查的快速和廉价的替代品。我们发现，软材料变形所施加的力被刚性壳体很好地捕获，从而消除了明确描述软材料变形及其与刚性结构相互作用的力学的必要性。人们可以使用经典的力、压力和面积公式与效率参数相乘来表征致动器性能。此外，我们提出了一种混合驱动器的工程设计，使用定制的软致动器放置在一个单一的壳腔与开放端的压缩力。我们的研究结果表明，所提出的设计可以产生一个非常高的力在一个短的行程距离。在50kPa的低输入压力下，所施加的块力仅比经典方程预测的小约3%。该致动器安装在一个新的步态增强设计，以纠正膝盖对齐，这通常是具有挑战性的致动器制成的纯软材料。
2020-03-07 cs.RO
Towards a Unified Naming Scheme for Thermo-Active Soft Actuators: A Review of Materials, Working Principles, and Applications
University of North Texas（北德克萨斯大学）
针对热响应柔性致动器命名混乱问题，本文提出融合工作原理、材料与应用的统一描述性命名方案，并综述其材料、原理、应用选型及未来改进方向。
2023-12-11 cs.RO
Autonomous Control of Redundant Hydraulic Manipulator Using Reinforcement Learning with Action Feedback
Department of Smart Systems Technologies in the Control of Networked Systems Group, University of Klagenfurt（智能系统技术系（网络化系统控制组），克雷格福特大学）
本文提出一种基于强化学习与动作反馈的完全数据驱动方法，实现冗余液压机械臂的自主控制，通过仿真学习直接部署于真实系统。
2025-04-22 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
Construction of an Impedance Control Test Bench
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；São Paulo State University（圣保罗州立大学）
本文介绍IC2D阻抗控制试验台的机械、电气和液压配置，该试验台用于关节层面验证动力学模型、控制器设计及基准测试电动和液压执行器，以通用性和可靠性著称。
2025-05-22 cs.RO cs.SY eess.SY
A Robotic Testing Platform for Pipelined Discovery of Resilient Soft Actuators
Department of Mechanical and Industrial Engineering, University of Toronto（多伦多大学机械与工业工程系）；Institute of Materials Science, University of Connecticut（康涅狄格大学材料科学研究所）；School of Mechanical, Aerospace, and Manufacturing Engineering, University of Connecticut（康涅狄格大学机械、航空航天与制造工程学院）；Material Science and Engineering, University of Connecticut（康涅狄格大学材料科学与工程系）；Inorganic Polymers Department, Petru Poni Institute of Macromolecular Chemistry（彼得·波尼宏分子化学研究所无机聚合物部门）
本文提出了一种机器人测试平台，用于流水线发现鲁棒性软执行器的最优参数组合，显著提升其操作寿命和负载能力。
2026-02-24 cs.RO
Development and testing of novel soft sleeve actuators
University of Ottawa（渥太华大学）
本文针对可穿戴辅助设备刚性机构笨重、力传递差的问题，提出并测试了三种及一种全向软套执行器，采用定制熔融长丝制造工艺解决气密性问题，实验证明其能实现多轴运动并改善力传递，为紧凑型辅助技术提供了统一可制造的框架。
2025-11-08 cs.RO
Electroadhesive Clutches for Programmable Shape Morphing of Soft Actuators
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Toyota Research Institute North America（丰田北美研究院）
软机器人执行器是具有固有顺应性的安全且适应性强的设备，这使得它们对于操纵微妙和复杂的物体具有吸引力。研究人员已经将刚性材料集成到软致动器中，以增加其力容量并指导其变形。然而，这些嵌入的材料在很大程度上是预先规定的和静态的，这将致动器限制在预定的运动范围内。在这项工作中，电粘附（EA）离合器集成在一个单室软气动致动器（SPA）提供本地可编程刚度调制控制致动器的变形。我们发现，激活不同的离合器模式膨胀成金字塔形，圆形和高原形状的硅胶膜。来自这些形状的曲率在致动期间被组合以沿着五个不同的自由度（DoF）在3.7 g和820 g物体上施加力。致动器工作空间最大为12 mm，适用于轻型物体。离合器失活导致局部弹性体膨胀，快速向搁置在表面上的物体施加高达3.2 N的力，并在受控方向上发射3.7 g的物体。致动器还可以将较重的820 g物体旋转5度，并在离合器停用后迅速将其恢复到水平对齐。该致动器由5 V电池、AA电池、DC-DC Transformer和4.5 V（63 g）DC气泵完全供电。这些结果证明了实现具有高DoF形状变化的软致动器的第一步，该软致动器保留了气动致动的固有优点，同时获得了EA离合器的电气可控性和强度。我们设想这样的系统以低轮廓坐立辅助装置、卧床患者操纵器或其他人体工程学机构的形式提供人体接触力。该技术也在ICRA 2022上进行了演示：https://www.youtu…
2022-11-14 cs.RO
High-Frequency Capacitive Sensing for Electrohydraulic Soft Actuators
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
针对 HASEL 执行器高频自感知难题，提出增设专用传感电极对的 F-HASEL，并以微型低成本电路实现 20 Hz 驱动及加载下的位移估计与多执行器可穿戴实时关节追踪。
2024-04-08 cs.RO
Simplified discrete model for axisymmetric dielectric elastomer membranes with robotic applications
Hohai University（河海大学）；University of Birmingham（伯明翰大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；University of Michigan（密歇根大学）；Newcastle University（纽卡斯尔大学）
针对充气介电膜软体机器人仿真效率低、设计依赖试错的问题，提出基于一维离散微分几何的轴对称介电膜非线性力学数值模型，验证了其准确性，并揭示电弹性膜跳变特性可拓展软体机器人功能范围，为相关驱动器设计提供指导。
2024-04-23 cond-mat.soft cs.RO
A Soft Electronics-Free robot
The University of Auckland（奥克兰大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne（洛桑联邦理工学院）
完全仿生的软体机器人具有类似动物的行为和集成的人工神经系统，将开辟全新的前景和应用。然而，到目前为止，所有关于软体机器人的研究都局限于部分软设计，因为所有的设计至少需要传统的、刚性的电子设备来感测、处理信号和激活致动器。我们提出了第一个集成人工神经系统的软体机器人，完全由介电弹性体制成，没有任何传统的刚性电子部件。只有一个外部直流电压供应，机器人自主地产生所有必要的信号来驱动其执行器，并将平面内的机电振荡转化为爬行运动。因此，所有功能部件都由聚合物材料和碳制成。除了世界上第一个完全软体机器人的基本设计，我们提出的前景，以控制这种机器人的一般行为。
2016-03-16 cs.RO
Design of Multifunctional Soft Doming Actuator for Soft Machines
Temple University（天普大学）
基于双层弯曲的软致动器在软机器人中被广泛用于运动和物体抓取。然而，基于双层圆顶的软致动器的研究仍然在很大程度上未被探索，尽管经常观察到的圆顶状形状的海底动物，如水母和章鱼吸盘。在此，基于非匹配变形双层圆板弯曲诱导拱起的简化模型，探讨了气动驱动下的柔性拱起驱动器的设计及其在多功能柔性机器设计中的应用。双层致动器由顶部用于径向膨胀的图案化嵌入式气动通道和底部用于应变限制的固体弹性体层组成。我们发现，无论是空腔体积和弯曲角在边缘的驱动圆顶可以通过调整沿径向方向的气动通道的高度梯度。我们展示了其在游泳，粘附和抓取方面的潜在多功能应用，包括运动速度为84 cm/min的高效仿生水下软机器人和通过利用大边缘弯曲角度实现低能耗的基于旋转的软夹具，以及通过利用大腔体体积实现具有超过10 N的强大和可切换粘附力的章鱼式软粘附致动器。
2018-03-23 cs.RO physics.app-ph
Energy-Cautious Designation of Kinematic Parameters for a Sustainable Parallel-Serial Heavy-Duty Manipulator Driven by Electromechanical Linear Actuator
Faculty of Engineering and Natural Sciences, Tampere University（坦佩雷大学工程与自然科学学院）
本研究针对非公路机械电气化转型，提出一种优化车载串并联重型机械臂运动学参数的方法，以促进机电直线执行器替代液压执行器，在保留原有能力的同时最小化系统能耗。
2024-10-11 cs.RO cs.SY eess.SY
Programmable Deformation Design of Porous Soft Actuator through Volumetric-Pattern-Induced Anisotropy
ShanghaiTech Automation and Robotics (STAR) Center, School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学自动化与机器人（STAR）中心，信息科学与技术学院，上海科技大学）
提出一种在多孔泡沫中切割图案实现软体执行器可编程变形的方法，通过有限元分析研究机制，实验展示弯曲、倾斜、扭转等变形，并应用于仿生软体手。
2026-06-08 cs.RO
A Soft Robotic Demonstration in the Stratosphere
University of Connecticut, School of Mechanical, Aerospace, and Manufacturing Engineering（康奈尔大学机械、航空航天与制造工程学院）；Institute of Macromolecular Chemistry Petru Poni（彼得·波尼宏观分子化学研究所）；University of Toronto, Department of Mechanical and Industrial Engineering（多伦多大学机械与工业工程系）
本文提出一种新型硅基弹性体，通过紫外光交联机制提升其在极端环境下的适应性和机械性能，用于平流层高海拔气球实验中展示软机器人技术的可行性。
2026-03-04 cond-mat.mtrl-sci cs.RO
Evaluation of Two Complementary Modeling Approaches for Fiber-Reinforced Soft Actuators
Bucknell University（巴克内尔大学）
近年来，机器人专家一直在寻求通过使用软体机器人来解决这种情况。不幸的是，识别适当的模型，为完整的分析和研究软体机器人的设计和控制的目的可能是有问题的。本文旨在解决这一挑战，提出了两个互补的建模技术，一种特殊类型的软机器人执行器被称为纤维增强弹性体外壳（免费）。我们建议研究人员可以利用多个模型来填补对软体机器人行为理解的空白。我们提出并评估了一个动态的，集中参数模型和有限元模型，以扩展理解的实用性，自由电子元件在软机器人应用。与集总参数模型的结果表明，它预测的实际旋转运动的自由最多4%的误差时，闭环控制器嵌入在系统中。此外，有限元分析被用来研究自由设计参数，以及与一个模块组成的多个自由实现的工作空间。我们的有限元结果表明，在材料特性的变化的弹性外壳的自由是更显着的纤维性能的变化。最后，有限元结果表明，30度的缠绕角度的差异显着改变的形状所产生的工作空间由四个自由电子组装成一个模块。最后，评论的相对优势和局限性的集中参数和有限元模型的FREES和自由模块提供有用的见解，他们的行为。
2022-05-22 cs.RO
Inchworm-Inspired Soft Robot with Groove-Guided Locomotion
Department of Physics, University of Gothenburg（哥德堡大学物理系）；European Space Research and Technology Centre (ESTEC), European Space Agency（欧洲航天局欧洲空间研究中心）
本研究提出了一种受inchworm启发的软机器人，通过沟槽图案引导运动方向，实现无需复杂驱动策略的精准控制，降低能耗并拓展应用领域。
2025-12-08 cs.RO
Design, modeling, and characteristics of ringshaped robot actuated by functional fluid
Yamaguchi University（山口大学）；Schaeffler Intelligent Driving Technology (Changsha) Co., Ltd.（舍弗勒智能驾驶科技（长沙）有限公司）；Nagoya University（名古屋大学）；Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）
本研究提出一种由EHD功能流体驱动的环形机器人，通过直流电压改变质心实现滚动，并建立拉格朗日动力学模型分析其特性，为复杂柔性机器人系统提供了新方案。
2024-06-12 cs.RO
Design and Fabrication of a Spin Coater with In-Situ Optical Measurement for Soft Thin Films
The Japan Steel Works, LTD.（日本制钢所）
针对软弹性薄膜厚度测量难题，设计了一种低成本3D打印旋涂机，集成激光反射原位光学测厚系统，实现50-300微米薄膜厚度控制，分辨率达3.6微米。
2026-06-16 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
Thermo-responsive closing and reopening artificial Venus Flytrap utilizing shape memory elastomers
University of Freiburg（弗赖堡大学）
本研究提出了一种能自主闭合和开启的人工维多利亚捕蝇草，利用温度响应性形状记忆材料实现自主双向运动。
2025-11-03 cs.RO physics.bio-ph
What Happens When Pneu-Net Soft Robotic Actuators Get Fatigued?
New York University（纽约大学）；Sapienza University of Rome（罗马第一大学）
与刚体机器人系统相比，软致动器在康复和辅助机器人的背景下引起了极大的兴趣，以提高安全性和降低成本。在致动期间，软致动器经历高水平的变形，这可能导致其弹性体结构中的微尺度断裂，这使系统随着时间的推移而疲劳，并最终导致宏观尺度的损坏和最终失效。本文报道了在高角度下的有限元建模（FEM），以及在高变形率下的重复实验，以研究软机器人致动器中的疲劳的影响和行为，这将导致偏离理想行为。比较有限元模型和实验数据，我们表明，有限元可以模拟疲劳前的致动器的性能，弯曲角度为167度，精度为96%。我们还表明，有限元模型的性能将下降到80%，由于反复高角度弯曲后的疲劳。本文的结果客观地突出了疲劳的出现超过循环激活的系统和由此产生的偏离计算有限元模型。这种行为可以考虑在未来的控制器，以适应系统的时变和非自主的响应动态的软体机器人。
2022-12-07 cs.RO cs.SY eess.SY
Active Learning Design: Modeling Force Output for Axisymmetric Soft Pneumatic Actuators
本研究针对同心应变受限的软气动执行器，通过求解能量最小化方程并结合主动学习流程收集实验数据，构建了精确的力-压力-高度关系模型，用于优化不同举升任务的膜设计，推动了单压力输入系统中的智能举升。
2025-04-01 cs.LG cs.RO
SoPrA: Fabrication & Dynamical Modeling of a Scalable Soft Continuum Robotic Arm with Integrated Proprioceptive Sensing
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；The University of Tokyo（东京大学）
由于其固有的顺应性，软体机器人比刚性连接机器人更通用，当它们与它们的环境交互时，例如物体操纵或仿生运动，并且被认为是将机器人引入日常环境的关键要素。虽然存在各种软机器人致动器，但过去的研究主要集中在设计和分析单个组件上。已经进行了有限的努力来组合每个部件以创建整体能力的、集成的软体机器人。理想情况下，这种机器人的行为可以被精确地建模，并且它在环境中的运动使用其本体感受，而不需要外部传感器。这项工作提出了一个设计和建模过程中的软连续体本体感受臂（SoPrA）驱动的气动。集成设计适用于分析模型，因为其内部电容式柔性传感器用于本体感受测量，其纤维增强流体弹性体致动器。所提出的解析动力学模型考虑了致动器质量和材料特性的惯性效应，并实时预测软体机器人的行为。我们的估计方法集成了分析模型与本体感受传感器来计算外力，所有这些都不依赖于外部运动捕捉系统。SoPrA的一系列实验证明了模型和传感器的估计精度。SoPrA将实现软臂操作，包括在不允许外感受测量的障碍环境中操作时的力感测。
2021-08-06 cs.RO
Power from Potential: A Survey of Electrostatic Actuators for Haptics
Stanford University（斯坦福大学）；KTH Royal Institute of Technology（瑞典皇家理工学院）；Artimus Robotics（阿蒂姆斯机器人公司）；Chinese Academy of Science（中国科学院）；Fluid Reality, Inc.（流体现实公司）；Cornell University（康奈尔大学）
该文综述用于触觉的高压静电致动器，考察静电可切换粘合剂等四类，描述其触觉输出机制、表征相关性能，通过跨技术分析确定设计限制与新兴策略，指出其在推动触觉交互上的独特定位及关键研究方向。
2026-07-16 cs.ET cs.RO
Self-Sensing Feedback Control of an Electrohydraulic Robotic Shoulder
ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）
提出一种由自感知液压放大自愈合静电执行器驱动的仿生拮抗式机器人肩部，通过将高压驱动与低压自感知电极解耦实现无外部传感器的本体感觉反馈轨迹控制，为复杂肌肉骨骼关节排列奠定基础。
2024-04-05 cs.RO
Mechanic Modeling and Nonlinear Optimal Control of Actively Articulated Suspension of Mobile Heavy-Duty Manipulators
Tampere University（坦佩雷大学）
针对移动式重型机械臂的静动态稳定性问题，本文基于旋量理论和铰接体惯性法建立主动铰接悬架的力学模型，通过非线性规划优化稳定性指标并结合状态反馈控制，经7自由度机械臂仿真验证了方法的计算速度、精度及性能提升。
2025-02-09 cs.RO
Reinforcement Learning Control of a Forestry Crane Manipulator
Umeå University（于默奥大学）；Algoryx Simulation AB（Algoryx Simulation AB（阿尔戈里克斯仿真公司））
林业机械是在非结构化生产森林环境中执行复杂操作任务的重型车辆。加上车载液压驱动起重机复杂的动力学特性，崎岖的森林地形对林业自动化提出了特殊的挑战。本研究在模拟环境下探讨强化学习控制应用于林业起重机械手之可行性。我们的研究结果表明，它是可能的，通过调用一个简单的课程，在一个深强化学习设置学习成功的致动器空间控制策略的能源效率日志抓取。给定所选原木的姿态，我们的最佳控制策略达到了97%的抓取成功率。在奖励函数中包括能量优化目标，与在没有能量优化激励的情况下学习的控制策略相比，能量消耗显著降低，而周期时间的增加是微不足道的。在起重机操作过程中，可以在整体更平滑的运动和加速度曲线中观察到能量优化效果。
2021-03-03 cs.RO
