要約
制御入力とアクチュエータ出力の 1 対 1 マッピングにより、現在複雑になる可能性のある流体ソフト ロボットの動作を制限する精巧なルーティング アーキテクチャが実現します。
身体化された知性は、この現象に対抗するツールとして使用できます。
流体の流れ現象の特性を利用して、制御機能をアクチュエータに直接組み込むことができます。
これまでのソフトロボット工学の研究は、過渡的/無流れ(定圧)、または脈動/交番流の状態で動作するアクチュエータのみに焦点を当ててきましたが、私たちの研究は、閉ループの流れの再循環体制で動作することによって得られる可能性を探求し始めています。
ここでは、FlowBot の概念を紹介します。これは、連続的な流体の流れの特性を利用して、複雑な制御機能をロボットの構造に直接実装できるソフト ロボットです。
FlowBot は、堅牢で統合された可動部品のない制御システムを備えており、これらのアーキテクチャにより、モノリシック積層造形法、ラピッド プロトタイピング、優れた持続可能性、および幅広いアプリケーションが可能になります。
双方向アクチュエーター、グリッパー、四足スイマーの 3 つの FlowBot の例に基づいて、流れの再循環の特性が流体アナログ制御アーキテクチャの簡素化にどのように寄与するかを示します。
最後に、この新しい新興設計分野を探索し、独自の FlowBot を設計できるように、この分野の他の人々を支援するための設計とラピッド プロトタイピング手法の概要を説明します。
要約(オリジナル)
The one-to-one mapping of control inputs to actuator outputs results in elaborate routing architectures that limit how complex fluidic soft robot behaviours can currently become. Embodied intelligence can be used as a tool to counteract this phenomenon. Control functionality can be embedded directly into actuators by leveraging the characteristics of fluid flow phenomena. Whilst prior soft robotics work has focused exclusively on actuators operating in a state of transient/no flow (constant pressure), or pulsatile/alternating flow, our work begins to explore the possibilities granted by operating in the closed-loop flow recirculation regime. Here we introduce the concept of FlowBots: soft robots that utilise the characteristics of continuous fluid flow to enable the embodiment of complex control functionality directly into the structure of the robot. FlowBots have robust, integrated, no-moving-part control systems, and these architectures enable: monolithic additive manufacturing methods, rapid prototyping, greater sustainability, and an expansive range of applications. Based on three FlowBot examples: a bidirectional actuator, a gripper, and a quadruped swimmer – we demonstrate how the characteristics of flow recirculation contribute to simplifications in fluidic analogue control architectures. We conclude by outlining our design and rapid prototyping methodology to empower others in the field to explore this new, emerging design field, and design their own FlowBots.
arxiv情報
| 著者 | Maks Gepner,Jonah Mack,Francesco Giorgio-Serchi,Adam A. Stokes |
| 発行日 | 2023-12-08 17:39:30+00:00 |
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