Reconfigurable, Transformable Soft Pneumatic Actuator with Tunable 3D Deformations for Dexterous Soft Robotics Applications

要約

PneuNet 設計に基づく多数のソフト アクチュエータがすでに提案されており、近年、さまざまなソフト ロボティクス アプリケーションで広く採用されています。
広く使用されているにもかかわらず、ほとんどの既存の設計に共通する制限は、その動作が製造プロセス中に事前に決定されるため、動作中にその機能を修正または変更する能力が制限されていることです。
この欠点に対処するために、この記事では、再構成可能、変形可能なソフト空気圧アクチュエータ (RT-SPA) の設計を提案します。
RT-SPA の動作原理は、従来の PneuNet に似ています。
2 つの主な違いは、RT-SPA が制御された変形を行う能力にあり、さまざまな方向へのより多用途な曲げやひねりの動作が可能になります。
さらに、RT-SPA の独自の再構成可能な設計により、さまざまなサイズのアクチュエーション ユニットを選択して、多様な 3 次元変形を実現できます。
この多用途性により、RT-SPA が多数のタスクや環境に適応できる可能性が高まり、従来の PneuNet とは一線を画します。
この文書は、RT-SPA の設計と製造の詳細な説明から始まります。
これに続いて、RT-SPA のパフォーマンスを評価するために一連の実験が行われます。
最後に、RT-SPA の移動、グリップ、オブジェクト操作の能力を実証し、さまざまな側面にわたる RT-SPA の多用途性を示します。

要約(オリジナル)

Numerous soft actuators based on PneuNet design have already been proposed and extensively employed across various soft robotics applications in recent years. Despite their widespread use, a common limitation of most existing designs is that their action is pre-determined during the fabrication process, thereby restricting the ability to modify or alter their function during operation. To address this shortcoming, in this article the design of a Reconfigurable, Transformable Soft Pneumatic Actuator (RT-SPA) is proposed. The working principle of the RT-SPA is analogous to the conventional PneuNet. The key distinction between the two lies in the ability of the RT-SPA to undergo controlled transformations, allowing for more versatile bending and twisting motions in various directions. Furthermore, the unique reconfigurable design of the RT-SPA enables the selection of actuation units with different sizes to achieve a diverse range of three-dimensional deformations. This versatility enhances the potential of the RT-SPA for adaptation to a multitude of tasks and environments, setting it apart from traditional PneuNet. The paper begins with a detailed description of the design and fabrication of the RT-SPA. Following this, a series of experiments are conducted to evaluate the performance of the RT-SPA. Finally, the abilities of the RT-SPA for locomotion, gripping, and object manipulation are demonstrated to illustrate the versatility of the RT-SPA across different aspects.

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