铰接式软体机器人

术语"软体机器人"设计了一类广泛的机器人系统，其结构包括软体元素，其弹性比传统的刚性机器人高得多。铰接式软体机器人是同时具有软体和刚性部件的机器人，其灵感来自脊椎动物的肌肉骨骼系统--从爬行动物到鸟类到哺乳动物到人类。顺应性通常集中在执行器、传动装置和关节（对应于肌肉、肌腱和关节），而结构稳定性则由刚性或半刚性的链接（对应于脊椎动物的骨骼）提供。广义的软体机器人家族中的另一个子群包括连续体软体机器人，即其身体是一个可变形的连续体，包括其结构、执行和传感元件，并从无脊椎动物（如章鱼或蛞蝓）或动物的一部分（如大象的躯干）获得灵感。软体机器人通常被设计成表现出自然行为、坚固性和适应性，有时还模仿生物系统的机械特性。

铰接式软体机器人的建造灵感来自脊椎动物肌肉-骨骼系统的固有特性，其顺应性使人类和动物能够有效和安全地执行大量的任务，从在不平坦的地形上行走、跑步和攀爬，到抓取和操纵。这也使他们能够抵御高度动态的意外事件，如与环境的撞击。脊椎动物的物理特性与神经感觉-运动控制的相互作用使得运动非常节能、安全和有效。能够与人共存和合作并达到甚至超过其性能的机器人需要一种负责移动和控制机器人的执行器技术，它可以达到生物肌肉的功能性能及其神经机械控制。软体机器人最有前途的一类执行器是可变阻抗执行器（VIA）和可变刚度执行器（VSA）的子类，这些复杂的机电设备被开发出来，用于建造被动顺应、坚固和灵巧的机器人。VSA可以直接在物理层面上改变其阻抗，因此不需要能够模拟不同刚度值的主动控制。改变驱动的机械阻抗的想法直接来自于自然的肌肉骨骼系统，它们经常表现出这种特性。一类可变刚度执行器实现了对机器人的同步控制，通过使用两个电机对抗性地操纵一个非线性弹簧，作为每个电机和运动部件之间的弹性传输，从而控制机器人的平衡点，以及其刚度或顺应性。这样的控制模型在理念上与人类电机控制的平衡点假说非常相似。这种相似性使软体机器人成为一个有趣的研究领域，能够与运动神经科学的研究界交流思想和见解。与传统的刚性机器人相比，可变阻抗执行器在三个关键方面提高了软机器人系统的性能。安全性、复原力和能源效率。

铰接式软体机器人类xxx有xxx性和挑战性的特点之一是人与机器人物理交互。设计成与人进行物理交互的软体机器人是为了在辅助工业操作、协作装配、家务工作、娱乐、康复或医疗应用中与人类共存和合作。

显然，这种机器人必须满足与传统工业应用中通常满足的不同要求：虽然可能会放松对执行速度和xxx精度的要求，但当机器人必须与人类交互时，安全和可靠性等问题变得非常重要。安全性可以通过不同的方式提高。经典的方法包括控制和传感，例如接近敏感的皮肤，或增加外部软元素。先进的传感和控制可以通过软件实现"软"行为。铰接式软体机器人实现了一种不同的方法，通过在机械设计层面直接引入机械顺应性和阻尼来提高机器人与人互动的安全水平。