机械工程学报

作者：程天翊, 于海涛, 陈建, 巩薇, 高海波

单位：哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室 哈尔滨 150080

关键词：软体机器人,闭腔充气结构,多模式变形关节,狭窄空间探测；

基金：机器人技术与系统国家重点实验室博士创新基金(SKLRS-2022-ZM-05)资助项目。

针对传统机械臂在狭窄空间探测中适应性不足及传统软体机器人可控性较差的问题，提出一种兼顾软体可重构和运动可控的新型闭腔充气式软体机器人“刚-柔组合”构型方案，通过对定量化分析充气软管在被动弯折过程的褶皱特性，建立了闭腔软管被动弯折的形变模型。在此基础上，设计了具有可附着于充气软管外壁进行爬行、旋转和弯折的刚性变形关节，实现闭腔软体机器人的多模式变形；在对变形关节进行爬行、弯折阶段受力分析的基础上，采用刚-柔耦合有限元仿真获取了变形关节构型对充气软管被动弯折形状和精度的影响规律；搭建了试验平台对闭腔充气式软体机器人进行了运动性能验证。本研究有望为闭腔充气式软体机器人在狭窄、多避让环境中的探测应用提供理论基础和技术支持。

来源：2025年第11期

《机械工程学报》期刊编辑部

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