連續體機器人臂點對點運動的輸入整形技術
針對纜索驅動的連續體機器人臂在靜止到靜止運動末端的殘留振動問題，研究者應用時滯濾波器作為輸入整形器，設計了非魯棒和魯棒兩種濾波器。實驗表明，輸入整形器顯著減少了超調量和穩定時間，魯棒整形器效果更佳，為實現精確且魯棒的連續體機器人操作提供了重要成果。
連續體機器人臂因其柔順性和靈活性在複雜環境中具有廣泛的應用前景，例如在醫療手術、工業檢測和災難救援等領域。然而，纜索驅動的連續體機器人臂是一種欠驅動系統，其動力學特性複雜，在從靜止到靜止的運動末端容易產生殘留振動，這嚴重影響了定位精度和操作可靠性。為了解決這一問題，研究人員提出將時滯濾波器作為輸入整形器應用於系統，以抑制振動模態的激發。
研究中，團隊基於線性系統模型設計了兩種時滯濾波器：非魯棒型和魯棒型。非魯棒型針對名義模型進行優化，能夠在理想條件下有效抑制振動；而魯棒型則考慮了模型的不確定性，具有更強的抗干擾能力，適應實際應用中的參數變化。通過與傳統速度驅動脈衝輸入的對比實驗，兩種整形器均展現出更優越的性能，顯著降低了超調量和穩定時間。實驗在連續體機器人平台上進行，驗證了輸入整形器的有效性。
實驗結果顯示，應用輸入整形後，機械臂末端的振盪大幅減弱，定位精度得到提升。特別地，魯棒整形器進一步改善了響應品質，在應對不確定因素時表現更加穩定。這些成果對於實現連續體機器人在任意末端執行器軌跡下的精確與魯棒控制具有重要意義，為未來在手術機器人、工業檢測等需要高精度操作的應用中奠定了基礎。該研究為連續體機器人的實用化提供了關鍵技術支撐。