图案化柔性主梁

高精度刚度预测

采用图案化设计的柔性主梁,通过数据驱动模型精确预测和优化刚度,使连续体机器人具有高重复定位精度和负载能力。

Shen, Wenjun · 杨桂林 · Jianhui, He · Qian, Shuwen · Haotian, Bai · Zheng, Tianjiang · 方灶军

IEEE Transactions on Industrial Informatics 2025

参数信息

弯曲刚度预测误差
1.88 %
拉伸刚度预测误差
2.33 %
扭转刚度预测误差
2.11 %
弯曲刚度误差(优化后实验)
5.19 %
拉伸刚度误差(优化后实验)
19.09 %
扭转刚度误差(优化后实验)
5.38 %
平均位置重复性
0.8822 mm
平均姿态重复性
0.0046 rad

技术优势

刚度预测误差小于2.4%

采用高斯过程回归和自然对数变换,弯曲、拉伸、扭转刚度预测平均误差分别仅为1.88%、2.33%和2.11%,可替代耗时的有限元仿真。

优化后实验刚度误差低

基于数据驱动模型优化后的主梁,弯曲、拉伸、扭转刚度与实验结果的误差分别为5.19%、19.09%和5.38%,验证了模型的有效性。

重复定位精度亚毫米级

连续体机器人平均位置重复性为0.8822 mm,姿态重复性为0.0046 rad,适用于高精度操作任务。

可承载500 g负载

在保持柔顺弯曲的同时,连续体机器人可承载500 g负载,扩展了应用范围。

应用场景