鉸接式軟體機器人

術語"軟體機器人"設計了一類廣泛的機器人系統，其結構包括軟體元素，其彈性比傳統的剛性機器人高得多。鉸接式軟體機器人是同時具有軟體和剛性部件的機器人，其靈感來自脊椎動物的肌肉骨骼系統--從爬行動物到鳥類到哺乳動物到人類。順應性通常集中在執行器、傳動裝置和關節（對應于肌肉、肌腱和關節），而結構穩定性則由剛性或半剛性的鏈接（對應于脊椎動物的骨骼）提供。廣義的軟體機器人家族中的另一個子群包括連續體軟體機器人，即其身體是一個可變形的連續體，包括其結構、執行和傳感元件，并從無脊椎動物（如章魚或蛞蝓）或動物的一部分（如大象的軀干）獲得靈感。軟體機器人通常被設計成表現出自然行為、堅固性和適應性，有時還模仿生物系統的機械特性。

鉸接式軟體機器人的建造靈感來自脊椎動物肌肉-骨骼系統的固有特性，其順應性使人類和動物能夠有效和安全地執行大量的任務，從在不平坦的地形上行走、跑步和攀爬，到抓取和操縱。這也使他們能夠抵御高度動態的意外事件，如與環境的撞擊。脊椎動物的物理特性與神經感覺-運動控制的相互作用使得運動非常節能、安全和有效。能夠與人共存和合作并達到甚至超過其性能的機器人需要一種負責移動和控制機器人的執行器技術，它可以達到生物肌肉的功能性能及其神經機械控制。軟體機器人最有前途的一類執行器是可變阻抗執行器（VIA）和可變剛度執行器（VSA）的子類，這些復雜的機電設備被開發出來，用于建造被動順應、堅固和靈巧的機器人。VSA可以直接在物理層面上改變其阻抗，因此不需要能夠模擬不同剛度值的主動控制。改變驅動的機械阻抗的想法直接來自于自然的肌肉骨骼系統，它們經常表現出這種特性。一類可變剛度執行器實現了對機器人的同步控制，通過使用兩個電機對抗性地操縱一個非線性彈簧，作為每個電機和運動部件之間的彈性傳輸，從而控制機器人的平衡點，以及其剛度或順應性。這樣的控制模型在理念上與人類電機控制的平衡點假說非常相似。這種相似性使軟體機器人成為一個有趣的研究領域，能夠與運動神經科學的研究界交流思想和見解。與傳統的剛性機器人相比，可變阻抗執行器在三個關鍵方面提高了軟機器人系統的性能。安全性、復原力和能源效率。

鉸接式軟體機器人類xxx有xxx性和挑戰性的特點之一是人與機器人物理交互。設計成與人進行物理交互的軟體機器人是為了在輔助工業操作、協作裝配、家務工作、娛樂、康復或醫療應用中與人類共存和合作。

顯然，這種機器人必須滿足與傳統工業應用中通常滿足的不同要求：雖然可能會放松對執行速度和xxx精度的要求，但當機器人必須與人類交互時，安全和可靠性等問題變得非常重要。安全性可以通過不同的方式提高。經典的方法包括控制和傳感，例如接近敏感的皮膚，或增加外部軟元素。先進的傳感和控制可以通過軟件實現"軟"行為。鉸接式軟體機器人實現了一種不同的方法，通過在機械設計層面直接引入機械順應性和阻尼來提高機器人與人互動的安全水平。