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
Dynamic Properties and Motion Reproducibility of a Compact Pneumatically Actuated Humanoid Upper Body for Data-Driven Control
Symbiotic Intelligent Systems Research Center, Institute for Open and Transdisciplinary Research Initiatives, The University of Osaka（共生智能系统研究中心，开放与跨学科研究倡议研究所，大阪大学）；International Professional University of Technology in Osaka, Umeda, Kita-ku, Osaka, Japan（大阪国际专业技术大学，乌梅达，北区，大阪，日本）；Chubu University Academy of Emerging Sciences, Kasugai, Aichi, Japan（名古屋大学新兴科学学院， Kasugai，爱知，日本）
本文研究了紧凑型13自由度气动仿人上身机器人的动态特性与运动可重复性，基于多层感知机实现4自由度臂部子系统的数据驱动控制，验证了数据驱动方法在高自由度气动机器人控制中的有效性。
2026-09-14 cs.RO
Elastomeric Strain Limitation for Design of Soft Pneumatic Actuators
本文研究了用于安全力生成的软气动执行器设计，通过电吸附（EA）限位器实现形状变化、快速力施加和精确充气轨迹控制，展示了在相同压力扫描下可变轨迹充气的应用。
2026-04-03 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
An anthropomorphic continuum robotic neck actuated by SMA spring-based multipennate muscle architecture
Indian Institute of Technology Kanpur（印度理工学院坎普尔分校）
本文提出一种受羽状肌肉架构启发、由SMA弹簧驱动的2DOF连续体机器人颈部，建立了其解析与运动学模型，实验证明其能复现人类头部运动范围并具有高功率重量比与平滑运动。
2023-09-07 cs.RO cs.SY eess.SY
UMArm: Untethered, Modular, Portable, Soft Pneumatic Arm
UMArm是一种无缆、模块化、便携式软气动臂，通过集成高力重比自调节执行器，实现了高精度、高负载能力和无外部调节器的非结构化环境应用。
2025-12-12 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
Underwater and Surface Aquatic Locomotion of Soft Biomimetic Robot Based on Bending Rolled Dielectric Elastomer Actuators
本文提出一种仿蝠鲼软体水生机器人，利用卷绕介电弹性体驱动器驱动拍打鳍，实现水下游泳、水面滑行和垂直上升，验证了该驱动器在中型水生机器人中的高运动性能。
2023-10-19 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
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
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
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
Minimally Actuated Serial Robot
在本文中，我们提出了一种新型的串联机器人与最小的驱动。该机器人是由被动关节连接的多个连杆和可动执行器组成的串联刚性结构。该机器人的新颖之处在于，致动器在连杆上移动到给定的关节，并调整两个相邻连杆之间的相对角度。关节被动地保持它们的角度，直到其中一个致动器再次移动它们。这种驱动可以应用于具有两个或更多个连杆的任何串联机器人。这种独特的配置使机器人能够进行与超冗余机器人通常相关的相同的广泛运动，但具有更少的致动器。该机器人是模块化的，其尺寸和几何形状可以很容易地改变。我们详细描述了机器人的机械设计和运动学，并通过一些模拟示例展示了其避障能力。此外，我们展示了一个实验机器人配备了一个单一的移动致动器可以通过一个有限的空间，以达到其目标。
2017-05-28 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
MuA-Ori: Multimodal Actuated Origami
Harvard University（哈佛大学）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）；Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
最近，集成在机器人系统中的可充气元件已经能够通过简单的输入实现复杂的运动。然而，这些流体致动器通常在膨胀时表现出单峰变形。在这里，我们提出了一种新的设计概念，模块化，流体致动器，可以切换变形模式之间的输入阈值的响应。我们的系统包括折叠折纸模块，其中抢购打破旋转对称性，使访问弯曲变形。通过调整几何形状，模块可以被设计成在不同的压力阈值下卡扣，在致动时顺时针或逆时针旋转，以及在不同的平面中弯曲。由于它们能够假设多种变形模式作为对单个压力输入的响应，我们称我们的系统为MuA-Ori，或多模态驱动折纸。MuA-Ori提供了一个理想的平台来设计执行器，这些执行器可以在不同的配置之间切换，到达空间中的多个预定义目标，并沿着复杂的轨迹移动。
2021-11-05 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
Study of the Dynamic Coupling Term (μ) in Parallel Force/Velocity Actuated Systems
University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
在本文中提出的是一个致动器的概念，称为并行力/速度致动器（PFVA），它结合了两个根本不同的致动器（一个使用低齿轮减速甚至直接驱动，我们将称为力致动器（FA）和其他与高减速齿轮训练，我们将称为速度致动器（VA））。这项工作的目的是评估这些输入之间的动态耦合的相对比例因子，RSF（齿轮减速比）的效果。提出了一种基于双输入单输出行星齿轮训练的并行力/速度驱动器。然后，我们提出了一个分析配方的动态耦合项w.r.t.的变化。无国界记者组织。通过一个1自由度四杆机构的算例说明了该公式的结论。它示出，无论是分析和数值，我们增加RSF，两个输入到PFVA解耦w.r.t.惯性力矩。这一认识可以作为PFVA的重要设计指南。本文还提出了本研究的两个局限性，并建议未来的工作，这些警告的基础上。
2014-02-21 cs.RO
Swing-Up of a Weakly Actuated Double Pendulum via Nonlinear Normal Modes
German Aerospace Center (DLR)（德国航空航天中心）；Technical University of Munich (TUM)（慕尼黑工业大学）；University of Stuttgart（斯图加特大学）；University of Twente（特文特大学）；Delft University of Technology (TU Delft)（代尔夫特理工大学）
针对弱驱动双摆的摆起问题，研究通过识别非线性正则模态及其与同宿轨道的联系，提出一种在能量注入时稳定周期轨道的高效策略，实现极低控制 effort 下的摆起。
2024-04-12 cs.RO cs.SY eess.SY
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
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
Sim-to-Real Transfer for Muscle-Actuated Robots via Generalized Actuator Networks
Max Planck Institute for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）；Boston University（波士顿大学）；University of Oxford（牛津大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Alberta Machine Intelligence Institute (Amii)（阿尔伯塔机器智能研究所（Amii））
提出广义执行器网络（GenAN），通过从关节位置轨迹学习执行器模型，实现肌肉驱动机器人从仿真到现实的策略迁移，首次成功在四自由度肌肉驱动机器人臂上完成动态任务。
2026-10-16 cs.LG cs.RO
Layout-independent actuation allocator for fin-actuated marine robots
Department of Computer Systems, Tallinn University of Technology（计算机系统系，塔林理工大学）
研究提出与布局无关的控制分配器，用含图神经网络、Transformer和混合密度网络的学习管道及可微物理代理模型，实现跨不同执行器配置零样本部署，提升轨迹跟踪性能。
2026-07-07 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
In-Situ Sensing and Dynamics Predictions for Electrothermally-Actuated Soft Robot Limbs
Boston University（波士顿大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
使用形状记忆合金（SMA）等电热响应材料进行移动的无束缚软体机器人面临着感测致动器状态的挑战性设计约束。同时，由于复杂的电-热-机械相互作用和滞后，即使有可用的传感器数据，致动器行为的建模也面临严峻的挑战。本文提出了一个框架，用于在原位传感和动力学建模的致动器状态，特别是温度的SMA线，这是用来预测机器人的运动。一个平面的软肢体的开发，由一对SMA线圈，包括紧凑和强大的传感器的温度和角偏转驱动。来自这些传感器的数据用于训练基于长短期记忆（LSTM）架构的神经网络，以对单向（单个SMA）和双向（两个SMA）运动进行建模。该模型的预测表明，来自温度传感器的数据与控制输入相结合，可以在非常长的开环时间尺度（10分钟）内进行动态预测，漂移很小。预测误差与软偏转传感器的精度相当。这种架构允许电热致动的软体机器人的紧凑设计，其包括足以进行运动预测的感测，有助于将这些机器人带入实际应用。
2022-03-07 cs.RO
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
Efficient Control Allocation and 3D Trajectory Tracking of a Highly Manoeuvrable Under-actuated Bio-inspired AUV
Tallinn University of Technology（塔林技术大学）；University of Montpellier（蒙彼利埃大学）；CNRS（国家科学研究中心）；University of Bremen（不莱梅大学）
针对鳍驱动欠驱动AUV控制难题，提出解析控制分配方法结合自适应混合反馈控制器，使4执行器AUV实现6自由度仿真与5自由度实测运动，计算效率显著提升，在性能与能效间取得平衡。
2025-04-26 cs.RO
Safe Supervisory Control of Soft Robot Actuators
Boston University（波士顿大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）
尽管软体机器人与环境的交互比传统机器人更安全，但软体机构和致动器仍有很大的损坏或退化潜力，特别是在未建模接触期间。介绍了一种在软体机器人控制过程中实现软体执行器安全操作的反馈策略。为此，监督控制器监视致动器状态并动态地使控制输入饱和以避免可能导致物理损坏的条件。我们证明了，在一定的条件下，监督控制器是稳定的和可验证的安全。然后，我们展示了完全板载操作的监督控制器使用软热驱动的机器人肢体嵌入式形状记忆合金（SMA）致动器和传感。与主管一起进行的测试验证了其理论特性，并显示了机器人肢体在自由空间中的姿态稳定性。最后，实验表明，我们的方法可以防止过热接触（包括环境约束和人体接触）或不可行的运动时，命令。这种监督控制器，以及它的能力，以执行完全板载传感，有可能使软体机器人执行器足够可靠的实际使用。
2022-08-02 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
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
Developing a Mono-Actuated Compliant GeoGami Robot
Geometric Mechanics and Mechatronics (gm 2 R) Lab, the School of Engineering, Cardiff University（几何力学与机电实验室，工程学院，卡迪夫大学）
本文提出单驱动柔顺GeoGami机器人，结合折纸表面与几何柔顺骨架，实现单驱动器变形与移动，并评估其形状变换和滚动能力。
2025-09-25 cs.RO
Temperature Driven Multi-modal/Single-actuated Soft Finger
Graduate School of Engineering Science, Osaka University（大阪大学工程科学研究生院）；National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST)（日本国立先进工业科学技术研究院（AIST））
针对传统软体气动手指运动模式单一的问题，研发出温度驱动的多模态单驱动软手指，可快速切换三种运动模式，性能优于标准弯曲执行器，还搭建了多抓取模式的软体抓手，适配多类物体抓取。
2025-01-13 cs.RO
Designing an Inertia Actuator with a Fast Rotating Gyro inside an Egg-shaped Robot
National Chung Cheng University（中正大学）
在本文中，我们描述了两个新的机器人原型，是由一个主动控制的陀螺仪（飞轮，对称转子）内的空心球，位于机器人的中间驱动的功能。不使用外部执行器。机器人的外部结构与陀螺通过万向架连接，万向架的结构类似于航天器中的控制力矩陀螺。万向节的接头可以被致动。通过这种方式，可以改变陀螺仪相对于蛋的轴的取向。由于快速旋转的陀螺仪的惯性相对于外部结构是大的，所以轴相对于外部结构的相对旋转通过惯性原理导致蛋的运动。这样，我们就可以利用这个原理来控制机器人前进和转身。机器人的形状是椭圆形的，所以它们看起来像鸡蛋。到目前为止，我们已经建造并测试了两个机器人原型。
2019-05-24 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
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
Analytical Forward Dynamics Modeling of Linearly Actuated Heavy-Duty Parallel-Serial Manipulators
Faculty of Engineering and Natural Sciences, Tampere University（坦佩雷大学工程与自然科学学院）
本文提出一种基于对偶李代数的几何递归算法，用于解析计算线性驱动重型并联-串联机构的正向动力学，具有O(n)复杂度，并在1-DoF和4-DoF机械臂上验证了效率。
2024-03-13 cs.RO
Design of a Variable Stiffness Quasi-Direct Drive Cable-Actuated Tensegrity Robot
University of Michigan-Ann Arbor（密歇根大学安娜堡分校）
针对张拉整体机器人状态估计与载荷适配难题，本文设计模块化三杆机器人，利用QDD绳索执行器和低拉伸绳索实现高精度本体感知与实时变刚度，并通过实验验证其性能。
2024-09-09 cs.RO
PufferBot: Actuated Expandable Structures for Aerial Robots
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Calgary（卡尔加里大学）
我们提出PufferBot，一个空中机器人与可扩展的结构，可以扩大，以保护无人机的螺旋桨时，机器人接近障碍物或搭配人类。PufferBot由定制的3D打印可扩展机器人结构制成，该结构利用带有齿条和齿轮机构的单自由度致动器。我们提出了四种设计的可扩展的结构，每一个独特的表征不同的情况。最后，我们提出了三个激励方案，其中PufferBot可以扩展现有的静态螺旋桨防护结构的实用性。补充视频可以在以下网站找到：https://youtu.be/XtPepCxWcBg
2020-08-17 cs.HC 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
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
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
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
Trajectory Optimization for Thermally-Actuated Soft Planar Robot Limbs
Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；Boston University（波士顿大学）
由软材料制成的机器人操纵器的实际使用需要产生和执行复杂的运动。我们提出了第一种方法产生的热驱动软机器人机械手的轨迹。基于简化近似的软臂和它的拮抗形状记忆合金致动器线圈，我们证明了一个离散化的刚性机械手的动力学模型，关节力矩与导线温度成正比。然后，我们提出了一种方法来校准这个模型的实验数据，并证明模拟与硬件测试。最后，我们使用一个直接配置优化与机器人的非线性动力学产生可行的状态输入轨迹从所需的参考。三个实验验证了我们的方法为单段机器人的硬件：首先使用手派生的参考轨迹，然后与两个示教和重复测试。结果表明，开环运动生成以及未来的应用反馈的承诺。
2022-04-21 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
Optimal Motion Generation of the Bipedal Under-Actuated Planar Robot for Stair Climbing
Sharif University of Technology（谢里夫理工大学）
人形机器人在当今世界的重要性是不可否认的，人形机器人最重要的特点之一就是能够在楼梯等其他机器人无法轻易跨越的环境中进行机动。一个合适的算法来生成路径的双足机器人爬是非常重要的。本文提出了一种基于优化的方法来产生一个最佳的楼梯欠驱动双足机器人没有踝关节驱动器。生成的路径是基于问题的零动态和非零动态的，并且根据问题中零动态约束的满足情况，跟踪路径是可能的，换句话说，问题是动态可行的。问题中使用的优化方法是基于梯度的方法，该方法具有用于计算处理的适当数量的函数评估。这种方法也可以用来爬楼梯。
2022-12-31 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
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
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
Reprogrammable sequencing for physically intelligent under-actuated robots
J.A.Paulson School of Engineering and Applied Sciences, Harvard University（哈佛大学约翰·保尔森工程与应用科学学院）；KULeuven（鲁汶大学）；Flanders Make（佛兰德制造机构）
针对资源受限机器人的物理智能实现问题，提出利用多稳态和环境机械刺激被动重编程自由度运动时序的方法，并以仅含单个线性致动器的四自由度迷宫导航机器人验证其有效性。
2024-09-05 cond-mat.other cs.RO
Directly 3D Printed, Pneumatically Actuated Multi-Material Robotic Hand
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
提出一种15自由度多材料气动机械手，通过多材料增材制造直接3D打印无需组装，成本低于300美元，并配合低成本视觉遥操作系统完成不同任务测试。
2023-10-25 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
Mechanical Characterization of Compliant Cellular Robots. Part II: Active Strain
Yale University（耶鲁大学）
模块化主动单元机器人（MACRO）是一种设计方法，其中大量的线性致动器和被动柔性关节被组装以创建具有重复单元的主动结构。这种网状机器人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，我们使用有限元分析（FEA）来模拟不同MACRO网格拓扑的变形行为，并评估其被动和主动机械特性。在第一部分中，我们介绍了不同的MACRO网格的被动刚度特性。现在，在本文的第二部分中，我们研究了平面宏网格的主动应变特性。使用有限元分析，我们量化和比较产生的应变的具体选择的宏网格拓扑结构，并进一步为特定的选择，在该特定的网格驱动的致动器。我们模拟了一系列的致动模式，是基于网格内的致动器的角取向，并表明，这种致动模式的结果是独立的网格的大小的变形。我们还表明，存在这样的驱动模式，跨越变形行为的范围内的一个子集。最后，我们比较了驱动不同的宏网格所需的驱动努力，并表明驱动努力与网格的节点连接。
2022-03-11 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
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
