Reduced order modeling of hybrid soft-rigid robots using global, local, and state-dependent strain parameterization

机器人 国家(计算机科学) 控制理论(社会学) 软机器人 订单(交换) 计算机科学 控制工程 工程类 人工智能 算法 控制(管理) 财务 经济
作者
Anup Teejo Mathew,Daniel Feliu-Talegón,Abdulaziz Y. Alkayas,Frédéric Boyer,Federico Renda
出处
期刊:The International Journal of Robotics Research [SAGE]
标识
DOI:10.1177/02783649241262333
摘要

The need for fast and accurate analysis of soft robots calls for reduced order models (ROM). Among these, the relative reduction of strain-based ROMs follows the discretization of the strain to capture the configurations of the robot. Based on the geometrically exact variable strain parametrization of the Cosserat rod, we developed a ROM that necessitates a minimal number of degrees of freedom to represent the state of the robot: the Geometric Variable Strain (GVS) model. This model allows the static and dynamic analysis of open-, branched-, or closed-chain soft-rigid hybrid robots, all under the same mathematical framework. This paper presents for the first time the complete GVS modeling framework for a generic hybrid soft-rigid robot. Based on the Magnus expansion of the variable strain field, we developed an efficient recursive algorithm for computing the Lagrangian dynamics of the system. To discretize the soft link, we introduce state- and time-dependent basis, which is the most general form of strain basis. We classify the independent bases into global and local bases. We propose “FEM-like” local strain bases with nodal values as their generalized coordinates. Finally, using four real-world applications, we illustrate the potential of the model developed. We think that the soft robotics community will use the comprehensive framework presented in this work to analyze a wide range of specific robotic systems.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
xiaohuang完成签到,获得积分10
刚刚
aSTRAL发布了新的文献求助10
1秒前
洁净思枫完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
3秒前
4秒前
5秒前
英姑应助我爱酸菜鱼采纳,获得10
5秒前
5秒前
NexusExplorer应助椰子采纳,获得10
6秒前
xiaohuang发布了新的文献求助10
7秒前
吖嘿吖嘿发布了新的文献求助10
10秒前
洁净思枫发布了新的文献求助10
10秒前
青城山下小星瞳完成签到,获得积分10
11秒前
范琴琴完成签到 ,获得积分10
11秒前
幸福镜子完成签到,获得积分10
12秒前
mailei应助大海捞针2025采纳,获得10
12秒前
HHHHTTTT完成签到,获得积分10
13秒前
13秒前
GZH完成签到,获得积分10
13秒前
水知寒完成签到,获得积分10
13秒前
KKwang完成签到 ,获得积分10
14秒前
14秒前
14秒前
aSTRAL完成签到,获得积分10
14秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
14秒前
超级迎荷发布了新的文献求助10
15秒前
丰富的乌冬面完成签到 ,获得积分10
15秒前
15秒前
南宫书瑶发布了新的文献求助10
17秒前
兔小豆完成签到,获得积分10
17秒前
我是老大应助xiaohuang采纳,获得10
18秒前
能干水杯发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
椰子发布了新的文献求助10
20秒前
20秒前
Islet1810完成签到,获得积分20
21秒前
Eddy完成签到,获得积分10
21秒前
21秒前
机灵寒烟完成签到,获得积分10
22秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to Early Childhood Education 1000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 921
Aerospace Standards Index - 2025 800
Identifying dimensions of interest to support learning in disengaged students: the MINE project 800
流动的新传统主义与新生代农民工的劳动力再生产模式变迁 500
Historical Dictionary of British Intelligence (2014 / 2nd EDITION!) 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5434405
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4546699
关于积分的说明 14203825
捐赠科研通 4466675
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2448251
邀请新用户注册赠送积分活动 1439079
关于科研通互助平台的介绍 1415956