Design, Manufacturing and Open-Loop Control of a Soft Pneumatic Arm

要約

ソフトロボットは、柔軟な運動力学を取り入れることで、従来のロボットとは一線を画している。近年登場したため、新しいアクチュエータ、製造プロセス、高度な制御方法など、未知の領域が数多く存在する。本研究は、空気圧式ソフトロボットの設計、製作、制御を中心としたものである。主な目的は、3つの自由度を持つ複数のセグメントを備えたモジュール式ソフトロボットを開発することである。これにより、5つの独立した自由度を持つ管状構造となり、3つの空間次元を横断する運動が可能になる。物理的な構造は、錫硬化シリコーンとワックス鋳造法を活用し、反復プロセスを経て改良された。3DプリントされたPLAの型にシリコーンを充填することで、目的のモデルが得られる。一方、膀胱のような構造は、固化したパラフィンワックスの陽性型を使って内部に形成される。制御には、経験的に微調整されたオープンループシステムが採用されている。このプロジェクトは、曲げ能力と耐荷重の厳密なテストに結実し、応用の可能性について議論される。

要約(オリジナル)

Soft Robots distinguish themselves from traditional robots by embracing flexible kinematics. Because of their recent emergence, there exist numerous uncharted territories, including novel actuators, manufacturing processes, and advanced control methods. This research is centred on the design, fabrication, and control of a pneumatic soft robot. The principal objective is to develop a modular soft robot featuring with multiple segments, each one of three degrees of freedom. This yields to tubular structure with five independent degrees of freedom, enabling motion across three spatial dimensions. Physical construction leverages tin-cured silicone and a wax casting method, refined through iterative processes. 3D-printed PLA moulds, filled with silicone, yield the desired model, while bladder-like structures, are formed within using solidified paraffin wax positive moulds. For control, an empirically fine-tuned open-loop system is adopted. The project culminates in rigorous testing bending ability and weight carrying capacity and possible applications are discussed.

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