力触觉传感器等很难集成到软体机械臂中，而无限的自由度和具有大变形非线性特性使得软体机械 臂的运动学和动力学模型的建立非常困难，进而带来控制设计的诸多挑战，急需发展新的控制理论 和建模方法。本文以驱动方式为切入点，针对主流的三种驱动方式进行建模和控制方面的介绍，对 软体机械臂的研究现状和未来的发展趋势做出展望。 2软体机械臂的驱动方式 驱动方法决定了软体机械臂完成预期动作的方式。例如抓握，或者沿特定轨迹移动等动作都需 要特定的驱动方式。对于刚性机械臂，通常使用伺服电机或步进电机驱动液压缸或者气压缸，将机 械手从某一位置驱动到目标位置。对于软体机械臂，为了让其有更强的适应能力和人机交互的安全 性，要求它的组成元件必须能够实现较强的伸缩、弯曲和扭转等变形，这使得刚性机械臂的连杆驱 动的方式不能适用。如何驱动由柔性材料制成的软体机械臂是研究的核心内容。国内外的学者在这一 方面做了很多创新型的内容：包括通过传输介质对本体进行驱动（例如哈佛研的气动软体机器人 [232列：直接利用可变性的智能材料柔性驱动器进行驱动（例如SMA驱动283直接在本体内利用化 学反应产生动力驱动（例如内燃驱动s例等。针对软体机械臂的实际功能， 目前主流的驱动软体机械 臂的驱动方式可分为三大类：(1)绳索驱动(2)形状记忆合金驱动( 气动驱动，下面将分类 进行介绍。 2.1绳索驱动-Tendon驱动 绳索驱动方式是将拉线内嵌于机械臂柔性材料内部，通过改变拉线长度驱动机械臂运动。绳索 驱动可以进行长距离的传动，它的形状任意，既可以适用刚性结构，又可以适用于柔性结构，适 合软体机械臂的驱动。绳索驱动在早期被广泛采用于软体机械臂的研发和建模、控制的验证2]。 农国1仿f 图1仿章鱼机械臂实验验证原型 意大利圣安娜大学Renda等研究了章鱼触手运动特性，以章鱼手臂为灵感，设计了一个具有 多重弯曲功能的软体机械臂工作原型，对该模型进行了实验验证，取得了满意的结果。实验验证了 章鱼最具特征的动作：弯曲、伸展和抓取（图1）。该模型可作为设计阶段的动态仿真平台，用于设 计连续介质机械臂在稠密介质中运动的控制策略。 田纳西大学诺克斯维尔分校Oliver-Butler等，设计了一种绳索驱动软体机械臂，。研究者分 别使用平行的线绳以及交汇于一个顶点的线绳驱动机械臂进行弯曲运动，并且对于两种不同形式的 绳索驱动机械臂进行测试：(1)机械臂弯曲角度为90°，线绳的位移大小（图2（上）)：(2)线 绳位移相同并且尖端0.9N负载情况下，机械臂的弯曲程度大小（图2（下）)。研究者证明了不同的 拉线形式对于机械臂的运动会产生较大影响。力触觉传感器等很难集成到软体机械臂中，而无限的自由度和具有大变形非线性特性使得软体机械 臂的运动学和动力学模型的建立非常困难，进而带来控制设计的诸多挑战，急需发展新的控制理论 和建模方法。本文以驱动方式为切入点，针对主流的三种驱动方式进行建模和控制方面的介绍，对 软体机械臂的研究现状和未来的发展趋势做出展望。 2 软体机械臂的驱动方式 驱动方法决定了软体机械臂完成预期动作的方式。例如抓握，或者沿特定轨迹移动等动作都需 要特定的驱动方式。对于刚性机械臂，通常使用伺服电机或步进电机驱动液压缸或者气压缸，将机 械手从某一位置驱动到目标位置。对于软体机械臂，为了让其有更强的适应能力和人机交互的安全 性，要求它的组成元件必须能够实现较强的伸缩、弯曲和扭转等变形，这使得刚性机械臂的连杆驱 动的方式不能适用。如何驱动由柔性材料制成的软体机械臂是研究的核心内容。国内外的学者在这一 方面做了很多创新型的内容：包括通过传输介质对本体进行驱动(例如哈佛研究的气动软体机器人 [23-27])；直接利用可变性的智能材料柔性驱动器进行驱动(例如SMA驱动[28-34])；直接在本体内利用化 学反应产生动力驱动(例如内燃驱动[35-36])等。针对软体机械臂的实际功能，目前主流的驱动软体机械 臂的驱动方式可分为三大类：（1）绳索驱动（2）形状记忆合金驱动（3）气动驱动，下面将分类 进行介绍。 2.1 绳索驱动--Tendon 驱动 绳索驱动方式是将拉线内嵌于机械臂柔性材料内部，通过改变拉线长度驱动机械臂运动。绳索 驱动可以进行长距离的传动，它的形状任意，既可以适用于刚性结构，又可以适用于柔性结构，适 合软体机械臂的驱动。绳索驱动在早期被广泛采用于软体机械臂的研发和建模、控制的验证[28]。 图 1 仿章鱼机械臂实验验证原型 Fig.1 Experimental validation prototype of an octopus-like robotic arm 意大利圣安娜大学 Renda 等[42]研究了章鱼触手运动特性，以章鱼手臂为灵感，设计了一个具有 多重弯曲功能的软体机械臂工作原型，对该模型进行了实验验证，取得了满意的结果。实验验证了 章鱼最具特征的动作：弯曲、伸展和抓取（图 1）。该模型可作为设计阶段的动态仿真平台，用于设 计连续介质机械臂在稠密介质中运动的控制策略。 田纳西大学诺克斯维尔分校 Oliver-Butler 等，设计了一种绳索驱动软体机械臂[43]。研究者分 别使用平行的线绳以及交汇于一个顶点的线绳驱动机械臂进行弯曲运动，并且对于两种不同形式的 绳索驱动机械臂进行测试：（1）机械臂弯曲角度为 90°，线绳的位移大小（图 2 (上)）；（2）线 绳位移相同并且尖端 0.9N 负载情况下，机械臂的弯曲程度大小（图 2(下)）。研究者证明了不同的 拉线形式对于机械臂的运动会产生较大影响。 录用稿件，非最终出版稿