- 现有软体气动执行器的设计主要依赖经验试错，缺乏系统化、最优化的设计方法
- 传统拓扑优化框架多局限于2D或小变形场景，难以处理软体材料在大气压下的**大变形(large deformation)** 问题
- 研究背景：软体机器人领域对高性能、可定制的**气动执行器(pneumatic actuator)** 需求日益增长，急需计算设计方法
- 将基于密度和**多孔超弹性(porohyperelasticity)** 的**拓扑优化(topology optimization)** 框架从2D扩展到3D
- 以最大化**弯曲响应(bending response)** 为目标，在给定**驱动压力(actuation pressure)** 和两种**应变极限(strain limit)** 下进行优化设计
- 利用**立体光刻(stereolithography)** 3D打印制造优化后的执行器，并进行数值仿真与**实验验证(experimental validation)**
- **大变形一致性处理**：所采用拓扑优化框架能在优化过程中一致地考虑加压引起的**极大变形(very large deformations)**，这是现有方法难以实现的
- **3D扩展与可制造性**：首次将从2D到3D的**非线性拓扑优化(nonlinear topology optimization)** 应用于软体气动执行器设计，且生成的**非凸结构(non-convex structures)** 可直接用3D打印制造
- **双目标约束**：在同一优化框架下探索了两种不同**允许应变(allowable strain)** 限制对最优设计的影响
- 为**软体气动执行器(soft pneumatic actuator)** 提供了一种计算驱动的、可制造的最优设计范式
- 通过数值与实验验证了所提出拓扑优化设计流程的有效性和实用性
- 推动了**计算设计方法(computational design method)** 在软体机器人领域的应用，为复杂大变形非线性优化问题提供了可复现的解决方案