印度理工學院甘地納加爾的研究人員開發了一種新型控制方法，簡化了柔性機器人的運動，提升了精確度並減少了在手術及狹窄環境中設計系統的計算負荷。該方法專注於由肌腱驅動的連續機器人（TDCRs），這些柔軟且靈活的機器可以像生物結構一樣彎曲和扭轉。這些機器人在狹小空間中，像是人體內部，表現出極大的潛力，但由於其運動的複雜性，控制起來相對困難。與固定關節的剛性機器人不同，TDCRs 擁有幾乎無限的運動方式，這使得預測和控制其位置成為一個重大挑戰，尤其是在多個部分互相影響的情況下。
現有的解決方案通常依賴於繁重的計算，限制了它們實時操作的能力。這種新方法旨在通過簡化機器人運動的表示和控制方式來克服這一問題。研究團隊引入了一個名為虛擬驅動空間（VAS）的框架，僅用兩個參數——方向和大小來模型化機器人的運動。這樣一來，就減少了對每根肌腱進行直接控制的需求。
“剛性機器人可能有固定的關節數量，限制其運動；而 TDCR 可以以無限的方式彎曲或扭轉。多部分機器人的情況進一步複雜化，增加的部分會增加肌腱的數量，這些肌腱之間的相互影響使得選擇合適的肌腱以達成期望的位置或形狀成為一個繁瑣而棘手的難題，”馬杜·瓦達利（Madhu Vadali）表示。通過使用 VAS，機器人的每個部分可以獨立控制，避免了各部分之間的干擾。這標誌著傳統系統的一次轉變，因為在一個部分的運動可能會無意中影響到其他部分。
為了測試這種方法，研究人員建造了一個由六個馬達控制的雙部分機械臂。運動捕捉系統使用 LED 標記追蹤其移動，使得期望位置與實際位置之間的比較變得精確。機器人被要求達到多個目標點並跟隨複雜的路徑，包括五邊形、螺旋和曲線。在這些測試中，系統的誤差範圍低於百分之一。
“為了估算這種方法的有效性，我們開發了一個雙部分的機械臂，並使用六個馬達來控制肌腱長度，以實現精確的 TDCR 彎曲，”穆德·莫達西爾·費爾達斯（Md Modassir Firdaus）說。小型 LED 標記使相機能夠追蹤機器人的位置，隨後計算機將實際位置與機器人的期望位置進行比較並相應調整馬達，沙伊爾·賈達夫（Shail Jadav）補充道。
研究結果還顯示，機器人的不同部分可以獨立運作。一部分可以彎曲，而另一部分則保持靜止，這在需要精確度的任務中改善了控制能力。研究人員表示，這種方法可以應用於更複雜的系統，增加更多部分，使其在外科手術、工業自動化以及如飛機引擎等狹窄空間的檢查中具有實用性。該研究已發表於《Robotica》期刊。
