机床与液压

作者：刘先军，齐飞，孙露，葛奕玮，孙杰，李宵灵

单位：常州大学机械与轨道交通学院；常州大学机械与轨道交通学院；常州大学机械与轨道交通学院；常州大学机械与轨道交通学院；常州大学机械与轨道交通学院；常州大学机械与轨道交通学院

关键词：连续体机器人;形状检测;IMU;贝塞尔曲线

基金：国家自然科学基金青年科学基金项目（52305092）；2023年江苏省研究生科研与实践创新计划项目（SJCX23_1493）

连续体机器人具有结构细长、运动柔顺和无限自由度等特点，非常适用于一些复杂狭小非结构化的工作环境，但这也给机器人的形状检测和闭环反馈控制带来了挑战，严重影响机器人的控制精度和可靠性。为此，针对可吸附连续体检测机器人形状检测需求，提出一种基于多次贝塞尔曲线和IMU的绳驱动连续体机器人的形状检测方法，实现对其形状的检测和感知。提出一种可吸附柔性连续体机器人结构设计和传感布局方案，并基于常曲率假设构建其运动学模型，分析关节参数与末端位姿间的映射关系。提出一种基于多次贝塞尔曲线的连续体机器人形状重构算法，利用安装在机器人关键节点的IMU获取位姿数据，并通过三次贝塞尔曲线拟合来重建机器人的弯曲形状。仿真分析结果表明：所提形状重构算法在0～90°的曲率下均表现出良好的形状重建能力，最大形状重建误差约为4 mm。最后，搭建了连续体机器人形状检测实验平台，对所提形状检测方法进行实验验证。结果表明：所提机器人形状重构方法具有较高的感知精度，其最大位置偏差约为3.8 mm，且在不同负载下，机器人形状检测精度偏差不高于3 mm，由此验证了所提机器人形状检测方法的有效性和正确性。

来源：2025年第15期

《机床与液压》期刊编辑部

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