上海交通大學元知機器人研究院

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上海交通大學元知機器人研究院為推動機器人理論與技術交叉創新，加快培養機器人領域高端人才，助力上海市全球科創中心建設，2021年9月上海交通大學成立元知機器人研究院。研究院獲元知科技集團捐贈。

目錄

機構簡介

研究院作為學校探索新時期學科交叉模式的平台之一，將聯合機械、材料、計算機、數學、物理等多個學科，重點開展機器人學基礎理論、新材料及功能器件、機器人機構與結構、人工智能與自主式系統、人機交互與生機電系統等方向的研究，研發關鍵部件與創新機器人本體，並在工業、國防、服務等行業開展系統集成與應用示範。

理念

研究院以「研機器形元，知擬人未來」的理念，開展機制體制創新，將在全球範圍內招募一批頂尖科學家與專業人才，集聚並形成具有全球影響力的研究團隊，廣泛吸納社會支持，建立合作共贏體系，成為機器人領域的原創科學技術的策源地，形成人才培養、科學研究與成果轉化的融合示範。

校園諮詢

IEEE T-RO: 氣動軟體機器人形態學設計方法

氣驅動是軟體機器人當前最主要的驅動方式之一。通過複雜腔體形狀設計，單一材料的氣動結構能夠實現複雜的變形，是機械智能的體現。長期以來，氣動軟體機器人的腔體形狀一直沿用波紋管、多腔體結構（Pneu-Nets）等經驗設計，鮮有突破，缺乏定量的設計方法，面臨的主要挑戰包括：

1. 載荷的設計相關性和變形相關性。氣動載荷是高度非線性的載荷，氣壓方向始終垂直於變形後腔體的表面，這使得傳統結構優化算法的定常載荷設定失效；

2. 結構大變形與材料非線性。軟材料製作的軟體機器人在氣壓作用下發生幾何大變形，材料亦進入非線性大應變階段，給優化的靈敏度分析帶來困難；

3. 優化的時間複雜度。優化過程需要進行有限元計算，而大變形有限元計算需要多次迭代求解，計算時間成本高；

4. 拓撲不變性及曲面質量控制。應當保證每一個氣腔占據獨立的封閉區域，避免發生腔體連通。同時，為了避免局部應力集中和有限元計算困難，應約束曲面曲率。