真空驱动软弯曲执行器

单输入可编程变曲率

通过调节腔室的角度可以实现顺时针和逆时针双向弯曲，变形可精确匹配圆弧和余弦曲线，且无需复杂控制。

Xiao, Wei · Can, Xie · Xiao, Yihua · Ke, Tang · Zhangbo, Wang · 胡德安 · 丁孺琦 · Jiao, Zhongdong

Materials and Design 2025

参数信息

最大弯曲角度（内角76°）

127.7 °

最大弯曲角度（内角104°）

171.5 °

仿真与实验最大相对误差

8.8 %

技术优势

单输入实现双向弯曲

通过调节腔室的内角，执行器可以顺时针和逆时针弯曲，无需额外的驱动或复杂控制。

变形可编程

采用双圆弧近似方法、代理模型和多目标粒子群算法，实现了通过单一输入调节气压和壁厚来精确匹配目标曲线。

设计与实验高度吻合

有限元仿真结果与实验测量结果的最大相对误差约为8.8%，验证了设计方法的可靠性。

应用场景

• 软体机器人：为软体机器人提供可编程弯曲执行器，无需复杂控制。
• 柔性器件：可用于柔性设备中实现精确的弯曲运动。
• 先进机器人：通过单输入实现多曲率变形，简化先进机器人设计。
• 电子皮肤：可作为电子皮肤中的柔性执行单元，实现可编程变形。
• 外骨骼：为外骨骼提供轻量、安全的真空驱动弯曲关节。