0 引言

　　软体机器人是当前机器人领域中的热点。这种机器人具有连续变形的结构和类肌肉的驱动单元，相较于刚体机器人，它具备更多的灵活性和自由度[1]。在过去的十年里，软体机器人这一新兴研究领域取得了显著进展[2-3]。其研究领域广泛，涵盖了通用夹持器[4]、多步态软体机器人[5-6]、仿蠕虫机器人[7]、章鱼仿生机器人[8]、生长型机器人[9]以及软体多运动微型机器人[10]等多种类型。尽管软体机器人在任务执行中展现出了前所未有的灵活性，但由于其复杂的动力学行为，如非线性、迟滞、粘弹性效应、大应变或变形等特性，研究人员难以准确预测其响应[11-12]。这种预测的不准确性往往导致模型和物理系统之间存在微小的不匹配，从而产生完全不同的结果[13]。此外，外部载荷会影响软体机器人的形状、状态和位置，使其即使在良好的环境中也难以通过开环控制准确地达成目标。因此，对软体机器人进行运动检测是实现其精确运动控制的关键，这有助于软体机器人展现出与生物系统相似的运动能力。然而，软体机器人的运动检测面临着巨大挑战。目前常见的运动检测方法主要包括直接检测和量化机械响应2种。直接检测的方法需要在小型可移动结构中集成外部传感器，技术复杂度非常高[14-15]。对于小型软体机器人，量化机械响应的方法要么是结合有线电触点和压电材料[16]，要么使用外部大型激光定位系统[17-18]，或者通过成像分析来分析形状变化[19]，但这些方法都比较复杂并且效率较低。

　　光子晶体由于其固有的周期性纳米结构，当其与一定波长范围的光发生物理相互作用时，会呈现出结构色[20]。特别是，当光子晶体材料由水凝胶聚合物制成时，其运动和形变会导致光子带隙变化，进而改变结构色。由于其可以制备成柔性薄膜，因此易于集成到小型结构上[21]。研究人员利用了这一特点，通过光谱仪测量结构色波长的变化来检测心肌组织的收缩行为[22-23]。与传统的检测方法相比，基于光子晶体结构色的检测方法不仅具有更高的可控性，而且可以轻松地与小型软体机器人集成，实现对其运动状态的无线和实时检测。但是，由于光谱测量技术的局限性，如环境光的干扰和外部测量平台移动困难等问题，该方法在实现结构色的自动跟踪检测时仍面临挑战。

　　为此，本文提出一种基于光子晶体结构色传感器的软体机器人运动检测方法，使软体机器人能够执行更为精细和复杂的动作任务。

4 结束语

　　针对软体机器人在实现实时反馈信号的自动且精确运动控制功能，以及进行运动实时检测方面所面临的挑战，本文提出了一种利用光子晶体结构色传感器色相变化来检测软体机器人弯曲运动的方法。该方法通过图像处理技术检测运动状态下软体机器人上的光子晶体薄膜结构色的色相变化，建立了结构色信号和运动状态信号之间的映射关系，最终实现了对软体机器人运动状态的自动跟踪监测。色相检测稳定性测试结果表明，不同亮度和饱和度下的平均色相值分别为179.97°、179.67°，标准差分别为0.51、0.36。该方法能实现无线实时的运动状态检测，具有应用场样化和自动化程度高等优点，有助于提高软体机器人的运动控制精确度。尽管该方法仍有待优化，但为软体机器人的运动检测提供了新的思路。