要約
空気圧アクチュエータは、コンプライアンスを容易にし、大きな体積変化を可能にし、アクチュエータの重量をエンドエフェクタから集中させることで、ソフトロボット工学に利益をもたらします。しかし、空気圧アクチュエータが厄介な空気と電源に縛られていると、可搬性が損なわれます。ポータブル空圧システムには既存の選択肢もあるが、動的性能に限界があり、低圧力や小容量のソフトロボットへの適用が制限されている。本研究では、重さに制約のある無拘束の動的ソフトロボット・アプリケーションに使用するポータブル大流量圧力供給・調整装置（phloSAR）を提案する。PhloSARは、大流量比例バルブ、統合圧力リザーバ、ベンチュリー真空発生を活用し、可搬性と動的性能を実現する。我々は、システムダイナミクスを記述する一連のモデルを提示し、物理的ハードウェア上で実験的に検証し、システム動作に対する設計パラメータの影響について議論する。最後に、本システムが移動ロボット工学に適用可能であることを実証するために、概念実証プロトタイプを、航空機に搭載されたソフトロボットアームと統合する。我々のシステムは、より幅広いソフトロボットに無拘束の空気圧供給と調節を可能にすることで、モバイルソフトロボティクスの新たな可能性を提供する。
要約(オリジナル)
Pneumatic actuation benefits soft robotics by facilitating compliance, enabling large volume change, and concentrating actuator weight away from the end-effector. However, portability is compromised when pneumatic actuators are tethered to cumbersome air and power supplies. While there are existing options for portable pneumatic systems, they are limited in dynamic capabilities, constraining their applicability to low pressure and/or small-volume soft robots. In this work, we propose a portable, high-flow pressure supply and regulator (phloSAR) for use in untethered, weight-constrained, dynamic soft robot applications. PhloSAR leverages high-flow proportional valves, an integrated pressure reservoir, and Venturi vacuum generation to achieve portability and dynamic performance. We present a set of models that describe the system dynamics, experimentally validate them on physical hardware, and discuss the influence of design parameters on system operation. Lastly, we integrate a proof-of-concept prototype with a soft robot arm mounted on an aerial vehicle to demonstrate the system’s applicability to mobile robotics. Our system enables new opportunities in mobile soft robotics by making untethered pneumatic supply and regulation available to a wider range of soft robots.
arxiv情報
| 著者 | Maxwell Ahlquist,Rianna Jitosho,Jiawen Bao,Allison M. Okamura |
| 発行日 | 2024-03-02 04:05:36+00:00 |
| arxivサイト | arxiv_id(pdf) |