A Bidirectional Fabric-based Pneumatic Actuator for the Infant Shoulder: Design and Comparative Kinematic Analysis
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本文介绍了一种基于织物的软气动致动器的设计和评估，具有低的致动压力要求，使其适用于婴儿上肢辅助装置。目的是支持肩关节外展和内收，而不妨碍其他平面的运动或阻碍肘关节运动。首先，通过模拟探索了一系列具有内部空气电池的致动器设计的性能。致动器由单元的数量及其宽度参数化。物理上可行的致动器的变种，通过模拟识别进一步通过硬件实验进行测试。两个设计选择和测试定制的物理模型的基础上，婴儿的身体人体测量学。通过对手臂抬起力、运动平稳性、路径长度和达到的最大肩角进行比较，可以了解哪种设计更适合用作儿科可穿戴辅助设备的致动器，以及对未来工作的其他见解。
2022-06-21 cs.RO
A Fabric-based Pneumatic Actuator for the Infant Elbow: Design and Comparative Kinematic Analysis
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）
本文设计并系统评估了用于婴儿肘部屈伸辅助的织物基波纹管型软体气动执行器，通过仿真筛选变体并在婴儿人体模型上进行运动学分析，为儿科可穿戴辅助设备提供了设计依据。
2023-10-26 cs.RO
Soft Pneumatic Actuators for Robotics: From Motion Generation to Performance Optimization
本文基于运动类型（直线、弯曲、扭转、全向）分类综述软体气动执行器的设计策略，分析结构特征对运动输出、力产生、空气需求等性能的影响，并讨论选择与比较时的关键条件。
2026-11-13 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
Control of Soft Pneumatic Actuators with Approximated Dynamical Modeling
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Hacettepe University（哈斯特帕大学）；NSK Ltd.（日本精工株式会社）
本文提出了一种针对注射泵和软气动执行器的全系统建模策略，采用二阶弯曲模型并结合线性二次型调节器（LQR）控制器，实现了高速高精度的响应，并通过夹爪实验验证了其对脆弱物体稳定抓取的高成功率。
2023-10-19 cs.RO
Finite Element Modeling of Pneumatic Bending Actuators for Inflated-Beam Robots
针对充气梁软体机器人的气动弯曲问题，提出考虑屈曲与各向异性的通用有限元模型，在四类执行器和三种压力下验证，可为设计优化与减废提供开源工具。
2023-09-29 cs.RO
Inductance-Based Force Self-Sensing in Fiber-Reinforced Pneumatic Twisted-and-Coiled Actuators
本文提出一种集成导电镍丝的纤维增强气动扭螺旋作动器，利用电感反馈实现力估计和位移推断，通过参数模型和非线性混合观测器提高控制精度和鲁棒性。
2026-03-19 cs.RO
Fabrication of Complex Soft Robotics: Challenges, Solutions, and Optimization
本研究评估多种复杂软气动执行器制造工艺，发现熔融沉积建模（FDM）适应性最强，确立了以执行器架构与制造约束兼容性为核心的面向制造设计方法，为相关执行器开发提供实用指导。
2026-11-13 cs.RO
Geometry-based pneumatic actuators for soft robotics
Institute of Mechanical Intelligence, School of Advanced Studies Sant’Anna (SSSA)（机械智能研究所，圣安娜高级研究所）
基于几何的气动执行器通过可配置约束层实现可预测变形和多状态驱动，应用于外骨骼、触觉接口和双足机器人，提升软机器人性能。
2026-02-27 cs.RO
TO-mdiSPAs: Topology Optimization of multi-directional Soft Pneumatic Actuators
Indian Institute of Technology Hyderabad（印度海得拉巴理工学院）
本文提出一种基于拓扑优化的系统方法，设计多方向软体气动执行器，通过三场公式和达西定律建模，实现多方向运动。
2026-10-01 cs.RO
A Reconfigurable Fabric Based Pneumatic Actuator with Button Fastened Constraint Modules for Multi Mode Actuation
Osaka University（大阪大学）
该研究提出带纽扣固定约束模块的可重构织物气动执行器，可快速切换四种驱动模式，搭配可附着电容式触觉传感器，构建的软机械臂可原位重构运动以实现抓取，提升了软机器人功能适应性。
2026-10-09 cs.RO
Generative Design of Multimodal Soft Pneumatic Actuators
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）
针对软执行器数据驱动设计缺乏公开数据的问题，本研究构建Pneu-net执行器合成数据集，用高斯混合模型生成多模态新型设计，经有限元分析验证性能，可加速软机器人设计。
2024-08-12 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
Real-time Puncture Detection and Recovery for Pneumatic Soft Actuators
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）；University of Notre Dame（圣母大学）
本文提出基于惯性测量单元数据的气动软体执行器实时穿刺检测与恢复方法，利用异常检测器和腔室扰动方案识别损伤并估计严重程度，并通过多腔室执行器实现故障后驱动力维持。
2026-09-09 cs.RO
An Inverting-Tube Clutching Contractile Soft Pneumatic Actuator
École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）
本文提出了一种简单的协同组合的新型收缩软气动执行器与软离合器（线性制动器）。该装置被命名为带离合器的反相管真空致动器（InVACC）。单独的致动器（无离合器）被指定为“InVAC”，并使用真空压力将细管翻转成较短的加强柔性管段。翻转管起到滚动膜片和柔性肌腱的作用。这允许致动器收缩到其延伸长度的三分之一。每单位压力的收缩力在整个行程中近似恒定。这个力的理论最大值是真空计压力和管的内部横截面积的一半的乘积。实验评估显示滞后损失取决于驱动方向和速率。在-81 kPa下，原型在伸展期间产生12.7 N的张力，在缩回期间产生7.5 N的张力。InVAC的加强管与内部可折叠“离合”管集成，以创建InVACC。通过在加强管和离合管之间施加正压力来接合离合器，该正压力使离合管收缩到柔性腱上。在50 kPa的压力下，在这项工作中测试的InVACC离合器能够在滑动之前支撑120 N的峰值拉伸载荷。虽然目前的原型的疲劳寿命是有限的，改进的制造方法，这种新的致动器/离合器的概念将使新的应用在机器人和可穿戴触觉系统。
2019-03-07 cs.RO
Control-Oriented Learning for Dynamic Tracking and Stability Analysis of Soft Pneumatic Actuators
Vanderbilt University（范德堡大学）
本文提出面向控制的数据驱动框架，将柔性气动驱动器行为分解为非线性静态平衡模型与EDMDc辨识的线性残差动力学模型，实现高精度轨迹跟踪、实时避障及稳定性分析验证。
2026-08-27 cs.RO
The Folded Pneumatic Artificial Muscle (foldPAM): Towards Programmability and Control via End Geometry
Purdue University（普渡大学）
软气动执行器已在许多软机器人系统中得到应用，其压力驱动的性质为控制其运动带来了独特的挑战和机遇。在这项工作中，我们提出了一个新的概念：设计和控制气动执行器通过端几何。我们展示了一种新型的致动器类，命名为折叠气动人工肌肉（foldPAM），其特点是薄膜的空气袋，对称折叠的每一边。改变致动器的折叠部分会改变端部约束，从而改变力-应变关系。我们通过测量具有不同长度和折叠量的各个foldPAM单元的力-应变关系来实验研究这种变化。除了静态几何单元外，还设计了一个驱动式foldPAM装置，用于对端部几何形状进行连续的按需调节，从而在保持恒定压力的同时实现闭环位置控制。该装置的实验表明，几何控制允许访问力-应变平面上的不同区域，并且闭环几何控制可以实现致动范围的0.5%以内的误差。
2023-02-09 cs.RO
Integrated Design and Fabrication of Pneumatic Soft Robot Actuators in a Single Casting Step
University of Coimbra（科英布拉大学）
本研究提出一种单步浇铸集成设计与制造气动软体执行器的方法，利用FFF打印模具和可溶芯体，结合加热水溶解与FEA分析，实现非均匀截面执行器快速制造，并展示三种生物启发机器人应用。
2024-07-18 cs.RO
Bio-Inspired Pneumatic Modular Actuator for Peristaltic Transport
University of California, Los Angeles（加利福尼亚大学洛杉矶分校）
针对易碎和不规则物体运输难题，本文提出集成甜甜圈形模块与实时压力反馈的气动模块化软体执行器，实现无需复杂算法的稳健、柔性蠕动抓取与运输。
2024-12-06 cs.RO
Programmable Telescopic Soft Pneumatic Actuators for Deployable and Shape Morphing Soft Robots
Centre for Robotics, Queensland University of Technology, Australia（机器人中心，昆士兰理工大学，澳大利亚）
本研究提出可编程伸缩式软气动驱动器PTSPAs，通过参数化几何生成器定制设计，经实验明确参数与性能关系，可用于可展开软体四足机器人以适应受限空间，为大长度变化需求的结构提供新设计范式。
2025-11-10 cs.RO
Control of Pneumatic Artificial Muscles with SNN-based Cerebellar-like Model
Zhejiang University（浙江大学）
软机器人技术近年来获得了越来越多的关注，它允许从制造到人机交互的各种应用。气动人工肌肉是一种典型的软驱动器，在软体机器人中得到了广泛的应用。软致动器的顺应性和弹性允许软体机器人在与非结构化环境交互时表现为顺应性，而软致动器的利用也引入了非线性和不确定性。受小脑控制人体运动的重要功能的启发，设计了一种基于脉冲神经元网络的小脑神经网络模型。该模型被用来作为一个前馈控制器，在控制一个自由度的机器人手臂由PAM驱动。仿真结果表明，该系统具有良好的控制性能，提高了系统的响应速度。
2021-09-22 cs.RO
Parallel, Modular Fabric Actuators for a 2-DOF Pneumatic Sleeve
National University of Singapore (NUS)（新加坡国立大学）；Advanced Robotics Center (ARC) at NUS（新加坡国立大学先进机器人中心）
肩膀负责整个上肢的运动。它能够以三个自由度（DOF）进行关节运动，使手臂能够以无与伦比的灵活性执行操作动作。以肩部为目标的外骨骼必须能够模拟其复杂的运动学。虽然典型的架构已被证明是有用的，但它们采用复杂且通常不充分的技术来匹配肩部的移动性。提出了一种新的二自由度机器人软肩外骨骼。模块化软机器人致动器与外骨骼上的分离的膨胀模块能够模仿肱骨的自然运动。这些致动器被组织成两个对立的对，并在一个平行的配置操作。我们提出了驱动外骨骼的致动器的设计和功能。致动器的设计使其能够执行3-D弯曲与微不足道的阻力。我们通过一系列静态和动态测试来测量其性能。根据配置的不同，执行器可以产生高达15.54 N-m的最大扭矩，并且在阶跃输入激励时可以以约2 s的最小上升时间做出响应。我们证明了它的能力，执行援助的肩膀运动。它能够从任何起始位置到达肱骨工作空间上的任何点。
2019-11-11 cs.RO
Modeling and Force Analysis of a Soft Linear Pneumatic Actuator
本文通过分析和实验研究了一种线性软套筒执行器（LSSA）的力特性，探讨了压力、几何形状、位移、负载和轴向刚度之间的耦合效应，揭示了其力生成机制。
2026-11-13 cs.RO
Electronics-Free Pneumatic Logic Circuits for Localized Feedback Control of Multi-Actuator Soft Robots
University of Southern California（南加利福尼亚大学）
只有当自主操作所需的控制器可以完全在软部件上实现时，才能实现创造能够执行复杂任务的完全软体机器人的愿景。尽管最近在用于机械信号处理的顺应性流体回路方面取得了进展，但是该技术用于软体机器人控制的适用性受到复杂的制造和调谐过程以及对诸如时钟和数字参考的外部信号的需要的限制。我们提出了一种方法来开发气动软体机器人，其中多个致动器之间的协调相互作用，使用控制器上实现的组件分布式嵌入在系统的软结构。在这种方法中，引入了二进制和多值致动器逻辑状态的概念。以这种方式，使用新类型的软阀建立的致动器的模拟状态之间的物理局部动态耦合可以被认为是作用于致动器状态的离散表示的基于逻辑门的映射。因此，数字逻辑设计的技术可以应用于导出智能地协调致动器响应的振荡模式的局部化机械耦合的架构。为了控制器调整的目的，设想软阀，使得它们的主要物理参数可以通过相应结构元件的简单几何变化从机器人的外部进行调整。为了证明所提出的方法，我们提出了一个六状态移动软体机器人的发展。
2020-03-08 cs.RO
SPADA: A Toolbox of Designing Soft Pneumatic Actuators for Shape Matching based on Surrogate Modeling
Oxford Robotics Institute, University of Oxford（牛津大学牛津机器人研究所）；Institute of Biomedical Engineering, University of Oxford（牛津大学生物医学工程研究所）；University of Genoa（热那亚大学）
针对软气动执行器形状匹配设计精度不足、缺乏端到端易用工具的问题，本文提出融合模块化运动学模型、FEM仿真与PCC近似的SPADA框架，结合神经网络代理模型和遗传算法实现高效优化，开发带GUI的开源工具箱，验证了2D高精度匹配与3D设计潜力。
2023-08-21 cs.RO
Task-space model-based control of pneumatic soft actuators
Vanderbilt University（范德堡大学）；The University of Tennessee（田纳西大学）
针对气动软执行器任务空间控制难题，本文提出基于非最小坐标离散弹性杆模型的实时动态控制框架，经实验验证可实现高精度中等带宽的平面软执行器任务空间控制。
2026-08-28 cs.RO
Control Pneumatic Soft Bending Actuator with Feedforward Hysteresis Compensation by Pneumatic Physical Reservoir Computing
the University of Tokyo（东京大学）
本文提出模糊气动物理储备池计算（FPRC）模型，利用气动弯曲执行器作为物理储备池并结合T-S模糊逻辑，实现软执行器运动控制的前馈迟滞补偿，实验证明其测试精度优于ESN且执行时间更短，并首次将物理系统用于软执行器前馈迟滞补偿。
2024-12-27 cs.RO cs.SY eess.SY
Underactuated Control of Multiple Soft Pneumatic Actuators via Stable Inversion
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
针对单注射泵驱动的多软体手指协调难题，本文基于稳定逆理论设计欠驱动控制框架，并通过仿真与实验验证其精确协调操作能力。
2024-08-04 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
A geometric approach towards inverse kinematics of soft extensible pneumatic actuators intended for trajectory tracking
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；University of Twente（特文特大学）
软体机器人是机器人学中超冗余的有趣例子，然而，这些机器人的非线性连续动力学以及超弹性和粘弹性材料的使用使得这些机器人的建模更加复杂。提出了一种用于多段可伸缩软体机器人轨迹跟踪的几何逆运动学（IK）模型。使用优化方法，所需的配置变量的软致动器所需的末端执行器的位置。此外，机器人的冗余度应用于第二任务应用，例如倾角控制。该模型的性能进行了研究，通过模拟，数值基准测试和实验验证，结果表明，较低的计算成本和更高的精度相比，大多数现有的方法。该方法易于应用于多节软体机器人，无论是在2D和3D。作为案例研究，使用控制单元测试了完全3D打印的软体机器人操纵器，模型预测与实验结果吻合良好。
2022-11-11 cs.RO
Dynamic Control of Pneumatic Muscle Actuators
DePaul University（德保罗大学）；University of Arkansas（阿肯色大学）；Clemson University（克莱姆森大学）
气动肌肉驱动器（PMA）易于制造，重量轻，顺应性，并具有高功率重量比，从而使他们成为许多软和连续体机器人的理想驱动选择。但到目前为止，对永磁同步电动机的动态控制研究还很有限。一个原因是PMA是高度滞后的。再加上它们的高顺应性和响应滞后，PMA的控制具有挑战性，特别是在受到外部负载时。迄今为止提出的滞后模型依赖于许多难以可靠测量的物理和机械参数，因此用于实施动态控制的用途有限。在这项工作中，我们采用了Bouc-Wen滞后建模的方法来考虑的滞后的永磁同步电机和使用该模型实现动态控制。然后将该控制器与PID反馈控制进行比较，以进行多个动态位置跟踪测试。基于Bouc-Wen滞环模型的动态控制具有更好的跟踪性能。为实现PMA驱动的高自由度柔性连续体机器人的动态控制奠定了基础。
2018-11-12 cs.RO
Design and Characterization of a Dual-DOF Soft Shoulder Exosuit with Volume-Optimized Pneumatic Actuator
Institute of Mechanical Intelligence and Department of Excellence in Robotics & AI, Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA)（机械智能研究所和机器人与人工智能卓越部门，圣安娜高等学院）
本文提出了一种双自由度软肩外骨骼，通过体积优化的气动执行器设计，实现了高效的肩部运动辅助与肌电活动的显著降低。
2026-02-20 cs.RO
Two Degree of Freedom Adaptive Control for Hysteresis Compensation of Pneumatic Continuum Bending Actuator
The University of Tokyo（东京大学）；Bridgestone Corporation（普利司通公司）
针对气动连续弯曲执行器的迟滞非线性问题，本文提出一种二自由度自适应控制方法，将自适应性同时融入反馈与前馈环节，实现了精确弯曲跟踪，并通过对比实验验证了其优越的跟踪精度。
2023-09-18 cs.RO cs.SY eess.SY
Control Pneumatic Soft Bending Actuator with Online Learning Pneumatic Physical Reservoir Computing
Department of Information Physics and Computing, The University of Tokyo（信息物理与计算系，东京大学）
本文提出一种基于物理储备池计算的在线学习框架，利用单个气动软执行器作为PRC模型实现零样本在线学习，控制气动软弯曲执行器运动，实验表明其RMSE较线性模型平均降低37%以上。
2025-03-20 cs.LG cs.RO cs.SY
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
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
Sensing and Reconstruction of 3D Deformation on Pneumatic Soft Robots
Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
软体机器人具有无限的变形自由度，其实时本体感觉是一个具有挑战性的问题。当使用多个致动器时，由于彼此之间的相互作用也会在致动器上发生变形，因此变得更加困难。为了解决这个问题，我们提出了一种方法，在本文中，通过第一次集成多个低成本的传感器内部的气动执行器的腔室，然后使用机器学习捕获的信号转换成软体机器人的形状参数的气动软体机器人的三维变形的传感器和重建。采用外部运动捕捉系统来生成用于训练和测试的数据集。通过良好的形状参数化，可以从多个传感器获得的信号中精确地重建出软体机器人的三维形状。我们证明了这种方法的有效性的两个设计的软体机器人-机器人关节和可变形膜。在将这些软体机器人的变形参数化为紧凑的形状参数之后，我们可以有效地训练神经网络，以从传感器信号重建3D变形。感测和形状预测流水线可以在消费级设备上以50 Hz实时运行。
2020-12-22 cs.RO
Reconfigurable, Transformable Soft Pneumatic Actuator with Tunable 3D Deformations for Dexterous Soft Robotics Applications
Hong Kong University of Science and Technology (HKUST)（香港科技大学）；HKUST Shenzhen-Hong Kong Collaborative Innovation Research Institute（香港科技大学深圳-香港协同创新研究院）
针对传统PneuNet软执行器功能预制、运行中无法调整的问题，提出可重构可变形软气动执行器RT-SPA，通过可控变形和多尺寸驱动单元实现多样3D变形，经实验验证了其在移动、抓取等场景的多功能性。
2023-11-06 cs.RO
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
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
phloSAR: a Portable, High-Flow Pressure Supply and Regulator Enabling Untethered Operation of Large Pneumatic Soft Robots
Stanford University（斯坦福大学）
针对大型气动软体机器人受限于笨重气源、动态能力不足的问题，本文提出便携式大流量压力供应与调节器phloSAR，并通过建模、硬件实验及飞行器软体臂集成验证其无绳动态应用能力。
2024-03-02 cs.RO
Cross-sectional Topology Optimization of Slender Soft Pneumatic Actuators using Genetic Algorithms and Geometrically Exact Beam Models
Institute for Computational Physics in Engineering（工程计算物理研究所）；RPTU Kaiserslautern-Landau（凯撒斯劳滕-兰道莱茵-普法尔茨理工大学）
针对软体机器人设计耗时且依赖手工试错的问题，提出基于遗传算法和几何精确梁模型的细长软气动执行器横截面拓扑优化方法，通过仿真验证表明该方法能有效辅助设计并减少人工迭代。
2024-12-20 cs.RO physics.comp-ph
Stable Real-Time Feedback Control of a Pneumatic Soft Robot
University of Notre Dame（圣母大学）
本研究针对气动软体机器人，提出一种基于PDE的无限维反馈控制器，通过凸二次规划实时调整增益以适配有限执行器，实验验证其稳定性，填补了理论设计与实际驱动的空白。
2023-04-09 cs.RO
Learning-based Position and Stiffness Feedforward Control of Antagonistic Soft Pneumatic Actuators using Gaussian Processes
Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
本文提出一种基于 Gaussian processes 的通用学习控制方法，利用实测输入输出数据预测软气动 VSA 实现目标位置与刚度所需压力，并通过反馈补偿前馈误差。
2024-04-16 cs.RO cs.SY eess.SY
Robust Silicone Pour Casting and Sensor Embedding Procedures for Soft Robotic Actuators
研究软机器人可重复可扩展制造问题，核心方法是双组分浇注成型制造软气动致动器及嵌入薄膜柔性传感器，并进行有限元建模和多种实验验证，主要贡献是提供稳健制造程序及相关验证，推动软机器人广泛应用。
2026-07-20 cs.RO
Soft Pneumatic Actuator Capable of Generating Various Bending and Extension Motions Inspired by an Elephant Trunk
Tokyo Institute of Technology（东京工业大学）
受大象鼻子灵巧的操纵能力的启发，我们提出了一种气动致动器，该致动器由两个柔性管组成，可在柔性臂中产生各种弯曲和伸展运动。每个柔性管由具有可变长度和倾斜角度的单个弦约束。即使一根管子只能进行三种简单的运动（弯曲、伸展和螺旋），通过平行排列一对管子并使约束可变，也可以产生各种复杂的弯曲模式。这种性能通过将两个管布置成彼此相长干涉来利用力的叠加效果。本文描述了六个产生的姿势模式。首先，描述了配置和操作原理，并解释了制造方法。接下来，引入两个数学模型和四个基于有限元法的分析来预测五种运动模式中的尖端位置变化。所有模型都通过实验进行了验证。最后，通过实验验证了SEMI-TRUNK原型能够实现抓瓶倒水的动作，验证了所提方法的有效性。
2023-02-22 cs.RO cs.SY eess.SY
Optimized Design of a Soft Actuator Considering Force/Torque, Bendability, and Controllability via an Approximated Structure
University of California（加利福尼亚大学）；Hacettepe University（哈杰泰佩大学）
本研究针对软体气动驱动器性能提升需求，通过将结构近似为悬臂梁推导非线性运动学与动力学模型，转化为带约束的优化问题求解最优尺寸参数，经6个原型验证可同时保障力/力矩、弯曲角度与固有频率符合要求。
2024-04-12 cs.RO
Vision-based FDM Printing for Fabricating Airtight Soft Actuators
Department of Robotics Engineering, Worcester Polytechnic Institute（机器人工程系，沃斯特理工学院）；Department of Computer Science, Worcester Polytechnic Institute（计算机科学系，沃斯特理工学院）；Department of Mechanical and Materials Engineering, Worcester Polytechnic Institute（机械与材料工程系，沃斯特理工学院）；Department of Electrical and Computer Engineering, Worcester Polytechnic Institute（电气与计算机工程系，沃斯特理工学院）
本文提出了一种基于视觉的FDM打印方法，通过摄像头监控和纠正打印缺陷，提升气动执行器的密封性，无需调整打印参数。
2024-04-10 cs.RO
BiPneu: Design and Control of a Bipolar-Pressure Pneumatic System for Soft Robots
Department of Electrical and Computer Engineering, Michigan State University（电气与计算机工程系，密歇根州立大学）
提出一种可扩展、高性价比的多通道双极气压气动系统BiPneu，并设计基于混合电-气动模型的双模式滑模控制器（DM-SMC），实现宽范围、精确、快速的压力调节，在软体机器人应用中显著优于MPC和PID控制器。
2026-06-09 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
Novel bio-inspired soft actuators for upper-limb exoskeletons: design, fabrication and feasibility study
针对康复软机器人响应慢、力控研究少等问题，本研究提出含肘部LISPER和肩部SCASPER的上肢软驱动器设计范式，建立解析模型并通过假臂初步测试验证了可行性。
2025-09-01 cs.RO
Pneumatic Units for Logic-based Sequential Excitation (PULSE) in Wearable Haptic Devices
University of California, San Diego（加州大学圣地亚哥分校）
本研究提出内置流体逻辑的可穿戴触觉设备气动单元PULSE，构建的流体环形振荡器减少60%气动输入，前臂触觉套可传递方向提示，初始方向准确率达93.3%。
2026-08-24 cs.HC cs.RO
Fabric Pneumatic Artificial Muscle-Based Head-Neck Exosuit: Design, Modeling, and Evaluation
Department of Aerospace and Mechanical Engineering, University of Notre Dame（Notre Dame 大学航空航天与机械工程系）；Faculty of Information Technology and Bionics, Pázmány Péter Catholic University（帕兹曼·佩特天主教大学信息科技与生物医学系）；Department of Mechanical Engineering and Robotics Center, University of Utah（犹他大学机械工程系与机器人中心）
本文提出一种基于织物气动人工肌肉的头颈部外骨骼设计，通过建模和实验验证其在头颈部运动辅助中的有效性，展示了其在功能支持和轨迹跟踪方面的潜力。
2026-03-13 cs.RO
Power, Control, and Data Acquisition Systems for Rectal Simulator Integrated with Soft Pouch Actuators
Yamaguchi University（山口大学）；Tokyo Institute of Technology（东京工业大学）；Universitas Gadjah Mada（加札马达大学）；Keio University（庆应义塾大学）
针对大便失禁研究缺乏有效复现模型的问题，开发了集成软囊致动器的直肠模拟器，包含机械、电气、气动及控制与数据采集四个子系统，能准确复现排便过程并管理多种粪便类型，推进相关生活质量设备的发展。
2024-08-28 cs.RO
