15、连续体机器人驱动方法的探索与比较

连续体机器人驱动方法的探索与比较

1. 可变刚度方法概述

可变刚度技术在机器人领域有着重要的应用，以下是常见的可变刚度方法的比较：
| 可变刚度方法 | 控制类型 | 原理 | 刚度范围 |
| — | — | — | — |
| 拮抗驱动 | 驱动力 | 拮抗作用 | 小 |
| 基于挤压的方法 | 压力 | 颗粒间摩擦 | 宽 |
| 基于层挤压的方法 | 压力 | 层间摩擦 | 小 |
| 基于玻璃/相变的方法 | 热能 | 玻璃转变、相变 | 不可调节 |
| 基于粘度的方法 | 电场/磁场 | 粘度变化 | 不可调节 |
| 基于声学的方法 | 频率 | 声场变化 | 待进一步研究 |

从这个表格中可以看出，不同的可变刚度方法具有不同的控制类型、原理和刚度范围。例如，基于挤压的方法能够实现较宽的刚度范围，而拮抗驱动的刚度范围相对较小。

2. 连续体机器人的驱动方法

连续体机器人由于其自身的柔性结构特点和无限自由度，在驱动方式上与传统刚性机器人有显著差异。传统刚性机器人主要依靠内置电机和齿轮系统驱动，这种驱动方式会影响连续体机器人（CRs）的灵活性。常见的CRs驱动方法包括同心管传动、肌腱/电缆驱动、气动/液压驱动、智能材料驱动和磁驱动。

2.1 同心管传动

同心管机器人通常由嵌套的预弯管组成，每个独立的同心管具有2个自由度。其工作原理是依靠各管相对独立运动产生的组合作用实现弯曲和扭转。通过多根管子的相互运动和旋转，可以改变机器人的整体形状，从而改变空间姿态。
同心管机器人在微创手术中具有很大的潜力，其半刚性结构不仅