How Does the Inner Geometry of Soft Actuators Modulate the Dynamic and Hysteretic Response?

要約

この論文では、アクチュエータの動的応答とヒステリシスに対するソフトニューネットの内部幾何学的構造の影響を調査します。
研究結果は、ソフトロボット内の応力分布を戦略的に操作することで、ヒステリシスを低減しながら動的応答を強化できることを示しています。
この研究では有限要素法 (FEM) を利用し、ソフト ロボットのマーカーなしの動作追跡による実験的検証が含まれています。
特に、この研究では、曲げ角度の予測において 95% の精度を達成しながら、最大 500% のひずみまでのアクチュエータの曲げ角度を調査しています。
結果は、中央の最小空気室幅を備えた特定の設計により、高周波と低周波のヒステリシス動作が 21.5% 大幅に改善され、同時にさまざまな周波数およびピークツーピークにわたって動的応答が 60% ～ 112% 向上することを示しています。
プレッシャー。
その結果、この論文では、ソフトロボット内の応力分布と分散エネルギー貯蔵を「機械的にプログラミング」して動的性能を最大化し、制御に直接的なメリットをもたらす効果を評価しています。

要約(オリジナル)

This paper investigates the influence of the internal geometrical structure of soft pneu-nets on the dynamic response and hysteresis of the actuators. The research findings indicate that by strategically manipulating the stress distribution within soft robots, it is possible to enhance the dynamic response while reducing hysteresis. The study utilizes the Finite Element Method (FEM) and includes experimental validation through markerless motion tracking of the soft robot. In particular, the study examines actuator bending angles up to 500% strain while achieving 95% accuracy in predicting the bending angle. The results demonstrate that the particular design with the minimum air chamber width in the center significantly improves both high- and low-frequency hysteresis behavior by 21.5% while also enhancing dynamic response by 60% to 112% across various frequencies and peak-to-peak pressures. Consequently, the paper evaluates the effectiveness of ‘mechanically programming’ stress distribution and distributed energy storage within soft robots to maximize their dynamic performance, offering direct benefits for control.

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