李敬仪 姚立纲 东 辉

福州大学机械工程及自动化学院，福州，350116

0 引言

软体机械臂具有高冗余、低刚度的特性，研究者通过对机械臂结构设计的优化及材料特性的改良来提高机械臂的刚度，为软体机械臂的广泛应用提供了基础[1-2]。实现软体机械臂高精度的闭环控制是当前迫切需要解决的问题[3-4]。虽然以往的控制建模基于视觉伺服系统能对软体机械臂的运动形状进行精准的检测，但是软体机械臂的任务空间要比刚性机械臂的任务空间更为复杂与狭小，难以实现机械臂基体以外的机器视觉设备的安装与标定[5]。

对于软体机械臂的位姿检测，除机器视觉追踪方法外，还可采用安装嵌入式柔性传感器的方法，使传感器能通过自身柔性材料的应变反馈机械臂的弯曲运动学参数[6]。目前，柔性传感器的研发普遍处于起步阶段，精度与稳定性仍有待验证[7]。其他方法还包括通过光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,FBG)传感器来实现机械臂运动形状的检测[8]。但对气动软体机械臂来说，光纤的弯曲、耐磨损程度有限，且易受气囊不规则膨胀的影响，从而导致检测过程中会产生较大的误差。范需等[9]基于常曲率曲线，采用网格划分的方法对气动气囊进行弯曲检测与分析，但是仅对一个气囊进行运动弯曲变形分析，未对整体多气囊耦合的柔性机械臂进行弯曲变形分析与检测。

软体机械臂在任务空间的驱动主要通过三组作用在机械臂柔性基体的轴向驱动力来实现[10]，因此对运动形状的检测也可通过量化这三组驱动力实际产生的变形来实现。……