Avian-Inspired Claws Enable Robot Perching or Walking

要約

マルチモーダルUAV（無人航空機）は、2つ以上のモダリティ、すなわち飛行と歩行、または飛行と止まり木ができることはほとんどない。しかし、飛行、止まり木、歩行が可能であれば、その動作範囲を拡大することで、有用性をさらに向上させることができる。例えば、空中ロボットは長い距離を飛行し、高い場所に止まって周囲を調査した後、飛行を阻害する可能性のある障害物を避けるために歩行することができる。鳥類はこれら3つのタスクをこなすことができるため、同じことができるロボットを開発する方法の実例となる。本論文では、UAVが受動的に止まったり歩いたりすることを可能にする、鳥類にインスパイアされた特殊な爪の設計を紹介する。主な革新点は、ホバーマン連結脚とフィンレイ爪の組み合わせであり、UAVの重量を利用して爪を止まり木に巻き付けたり、反対方向に過伸展させてカーブアップ形状を形成し、安定した地上運動を実現する。UAVの重量を利用するため、アンダーアクチュエータ・デザインは軽量かつ低出力である。爪が含まれることで、45gの爪は700gのUAVをほぼ20度の角度で止まり木に保持することができる。乱雑な環境が飛行を妨げ、長いミッション時間が要求されるシナリオでは、このような飛行、止まり木、歩行の組み合わせが重要である。

要約(オリジナル)

Multimodal UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) are rarely capable of more than two modalities, i.e., flying and walking or flying and perching. However, being able to fly, perch, and walk could further improve their usefulness by expanding their operating envelope. For instance, an aerial robot could fly a long distance, perch in a high place to survey the surroundings, then walk to avoid obstacles that could potentially inhibit flight. Birds are capable of these three tasks, and so offer a practical example of how a robot might be developed to do the same. In this paper, we present a specialized avian-inspired claw design to enable UAVs to perch passively or walk. The key innovation is the combination of a Hoberman linkage leg with Fin Ray claw that uses the weight of the UAV to wrap the claw around a perch, or hyperextend it in the opposite direction to form a curved-up shape for stable terrestrial locomotion. Because the design uses the weight of the vehicle, the underactuated design is lightweight and low power. With the inclusion of talons, the 45g claws are capable of holding a 700g UAV to an almost 20-degree angle on a perch. In scenarios where cluttered environments impede flight and long mission times are required, such a combination of flying, perching, and walking is critical.

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