Towards accurate modeling of modular soft pneumatic robots: from volume FEM to Cosserat rod

有限元法 机器人 灵活性(工程) 模块化设计 执行机构 计算机科学 控制工程 机械工程 弯曲 机械系统 工程类 人工智能 结构工程 数学 统计 操作系统
作者
Mats Wiese,Benjamin-Hieu Cao,Annika Raatz
标识
DOI:10.1109/iros47612.2022.9981628
摘要

Compared to their rigid counterparts, soft material robotic systems offer great advantages when it comes to flexibility and adaptability. Despite their advantages, modeling of soft systems is still a challenging task, due to the continuous and often highly nonlinear nature of deformation these systems exhibit. Tasks like motion planning or design optimization of soft robots require computationally cheap models of the system's behavior. In this paper we address this need by deriving operational point dependent Cosserat rod models from detailed volume finite element models (FEM). While the latter offer detailed simulations, they generally come with high computational burden that hinders them from being used in time critical model-based methods like motion planning or control. Basic Cosserat rod models promise to provide computationally efficient mechanical models of soft continuum robots. By using a detailed FE model in an offline stage to identify operational point dependent Cosserat rod models, we bring together the accuracy of volumetric FEM with the efficiency of Cosserat rod models. We apply the approach to a fiber reinforced soft pneumatic bending actuator module (SPA module) and evaluate the model's predictive capabilities for a single module as well as a two-module robot.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
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
小蘑菇应助xigua采纳,获得30
刚刚
刚刚
科研通AI2S应助飞飞采纳,获得10
刚刚
优秀板栗发布了新的文献求助10
1秒前
香蕉觅云应助眠羊采纳,获得10
1秒前
Orange应助wy18567337203采纳,获得10
2秒前
2秒前
2秒前
Jammie发布了新的文献求助20
2秒前
蛋仔完成签到,获得积分20
2秒前
3秒前
3秒前
元元元完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
无花果应助ale采纳,获得10
5秒前
Crystal发布了新的文献求助10
5秒前
5秒前
5秒前
李爱国应助小依爱摸鱼采纳,获得10
5秒前
米米完成签到,获得积分20
5秒前
顾矜应助XFF采纳,获得10
6秒前
安详晓亦完成签到,获得积分10
7秒前
Wayne发布了新的文献求助10
7秒前
鲨鲨鲨鱼完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
酷酷迎曼完成签到 ,获得积分10
8秒前
优秀的素完成签到,获得积分10
8秒前
小吴发布了新的文献求助10
8秒前
我是老大应助悦风采纳,获得10
8秒前
Rener发布了新的文献求助10
8秒前
9秒前
充电宝应助柚子露采纳,获得10
9秒前
jj发布了新的文献求助10
9秒前
DDhappy发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
东风发布了新的文献求助10
10秒前
11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
2026年中国辛酸癸酸聚乙二醇甘油酯行业市场现状调查及投资机会研判报告 1000
模型平均及其应用 900
Nondestructive Testing Handbook: Vol. 4, Thermal and Infrared Testing (IR), 4th ed 800
Évora na Idade Média 555
作者名:Kristopher P. Plain,悉尼大学的,目前只能查到其四篇论文,想找到其博士论文 550
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7349914
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8961630
关于积分的说明 19034887
捐赠科研通 6999713
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3220814
关于科研通互助平台的介绍 2385581
邀请新用户注册赠送积分活动 2201185