2 Position/cm (C) 图12圣安娜大学仿章鱼软体机械臂：(a)静止状态(b)抓握状态(c)间隔500ms运动状态记录 Fig.12 Sainte-Anne University Soft-body Robotic Arm imitating an octopus:(a)stationary state(b)grasping state (c)movement state recording at 500ms intervals 圣安娜大学Cecilia Laschi等Is例根据章鱼手臂运动的机理设计了一种彷生圆锥形软体机械臂如图 12(a、b)。研究者基于有限元分析法，建立了一种半经验模型，确定适用于仿生章鱼臂中SMA致 动器的最佳规格以及最佳的排布方式。其内部使用电缆（纵向）和形状记松合金弹簧（横向）进行 驱动，分别模拟纵向肌肉和横向肌肉的收缩以及伸长。软体章鱼警可以完成弯曲（图12（©）)以及伸 长和缩短运动（最大的变化幅度是在直径减小20%的情况下长度伸张89%）。 中国科学技术大学张世武等研制了一种软体机械臂，其办壳由硅胶制成，硅胶外壳上有序地 切割一些孔槽，在孔槽中安装可以测得机械臂弯曲程度的霍尔传感器。 机械臂内部均匀放置三组 SMA线圈。机械臂最下层的底板(Bottom Plate)和本体定板Support Base)分别用来固定SMA线圈 和硅胶机械臂本体，如图13(a)。 X 研究者使用弯曲角度0和方向角度·来描述机械臂的运动。通过拉线长度的几何关系（图 13b)以及霍尔元件所测得的位移（图13入可以得出三组SMA线圈的长度变化（△1，△2，△1） 与机械臂弯曲角度0和方向角度·的关系。根据线性霍尔元件测得的距离变化（△lh:,△la,△l)分别乘 以常数k,即可得出三组SMA线圈的长度变化（△l,△l2,△），进而得出机械臂完整的动力学模型。给 定期望路径时，系统首先计算出机械臂到达预期位置和形状所需的弯曲角度日和方向角度中，结合 PID控制器为SMA线圈提供相应的电压使其发生形变，进而实现机械臂运动的精确控制。 研究者使用摄像机搭建了测试系统测试了软体机械臂一维运动和二维运动的准确性。在一维弯 曲运动测试中（图14(）)，验测试了不同电压下，霍尔元件反映的弯曲角度与测试系统所测得弯 曲角度相近。二维圆周运动侧试中（图14(b),半径的平均误差为0.16mm(0.4%)。 SMA coils2 SMA coils SMA coils Hall se ·Support base .Bottom plate (a) (b) (c) 图13中国科学技术大学张世武团队软体机械臂：(a)机械臂构成(b)机械臂内部几何关系（©）霍尔元件测量位移 fig.13 University of Science and Technology of China's SMA driven robotic arm:(a)Mechanical arm composition(b) Internal geometrical relationship of mechanical arm(c)Hall element measuring displacement(C) 图 12 圣安娜大学仿章鱼软体机械臂:(a)静止状态 (b)抓握状态 (c)间隔 500ms 运动状态记录 Fig.12 Sainte-Anne University Soft-body Robotic Arm imitating an octopus: (a) stationary state (b) grasping state (c) movement state recording at 500ms intervals 圣安娜大学 Cecilia Laschi 等[69]根据章鱼手臂运动的机理设计了一种仿生圆锥形软体机械臂如图 12(a、b)。研究者基于有限元分析法，建立了一种半经验模型，确定了适用于仿生章鱼臂中 SMA 致 动器的最佳规格以及最佳的排布方式。其内部使用电缆（纵向）和形状记忆合金弹簧（横向）进行 驱动，分别模拟纵向肌肉和横向肌肉的收缩以及伸长。软体章鱼臂可以完成弯曲（图 12(c)）以及伸 长和缩短运动（最大的变化幅度是在直径减小 20%的情况下，长度伸长 89%）。 中国科学技术大学张世武等研制了一种软体机械臂[70]，其外壳由硅胶制成，硅胶外壳上有序地 切割一些孔槽，在孔槽中安装可以测得机械臂弯曲程度的霍尔传感器。机械臂内部均匀放置三组 SMA 线圈。机械臂最下层的底板(Bottom Plate)和本体固定板(Support Base)分别用来固定 SMA 线圈 和硅胶机械臂本体，如图 13(a)。 研究者使用弯曲角度 θ 和方向角度 ϕ 来描述机械臂的运动。通过拉线长度的几何关系（图 13(b)）以及霍尔元件所测得的位移（图 13(c)），可以得出三组 SMA 线圈的长度变化(Δl1, Δl2, Δl3) 与机械臂弯曲角度 θ 和方向角度 ϕ 的关系。根据线性霍尔元件测得的距离变化(Δlh1 ,Δlh2 ,Δlh3)分别乘 以常数 k，即可得出三组 SMA 线圈的长度变化(Δl1, Δl2, Δl3)，进而得出机械臂完整的动力学模型。给 定期望路径时，系统首先计算出机械臂到达预期位置和形状所需的弯曲角度 θ 和方向角度 ϕ，结合 PID 控制器为 SMA 线圈提供相应的电压使其发生形变，进而实现机械臂运动的精确控制。 研究者使用摄像机搭建了测试系统测试了软体机械臂一维运动和二维运动的准确性。在一维弯 曲运动测试中(图 14(a))，实验者测试了不同电压下，霍尔元件反映的弯曲角度与测试系统所测得弯 曲角度相近。二维圆周运动测试中（图 14(b)），半径的平均误差为 0.16mm(0.4%)。 (a) (b) (c) 图 13 中国科学技术大学张世武团队软体机械臂: (a)机械臂构成 (b)机械臂内部几何关系 (c)霍尔元件测量位移 fig.13 University of Science and Technology of China’s SMA driven robotic arm: (a) Mechanical arm composition (b) Internal geometrical relationship of mechanical arm (c) Hall element measuring displacement 录用稿件，非最终出版稿