Practical use of robotic manipulators made from soft materials will require planning for complex motions. We present the first approach for generating trajectories of a thermally-actuated soft robotic manipulator. Based on simplified approximations of the soft arm and its shape-memory-alloy (SMA) wires, we justify a dynamics model of a discretized rigid manipulator with joint torques proportional to wire temperature. Then, we propose a method to calibrate this model from hardware data, and demonstrate that the simulation aligns well with a test trajectory. Finally, we use direct collocation trajectory optimization with the non-linear dynamics to derive open-loop controls for feasible trajectories that closely align with desired reference inputs. Two example trajectories are verified in hardware. The results show promise for both open-loop planning as well as for future applications with feedback.


翻译:用软材料制造的机器人操控器的实际使用将需要对复杂的动作进行规划。 我们提出第一种生成热活性软机器人操控器轨迹的方法。 根据软臂及其形状- 模拟合金(SMA)电线的简化近似值, 我们有理由使用一个离散的硬操纵器动态模型, 与电线温度成比例。 然后, 我们提出一种方法来校准这个模型, 并表明模拟与测试轨迹完全吻合。 最后, 我们使用非线性动态的直接同位轨轨迹优化来为与预期参考投入相近的可行轨迹生成开关控制。 两个示例轨迹在硬件上得到验证。 结果显示了开放环形规划以及未来反馈应用的前景。

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