要約
様々な環境条件下での安定性と信頼性の高い動作は、ソフトマニピュレータや連続体マニピュレータにとって、未だ未解決の課題である。十分な荷重をかけられないこと、外乱を効果的に排除できないことは、連続体設計の規模を制限する2つの欠点であり、この技術の普及を妨げている。これらの問題に対処するため、本研究では、剛性を調整可能なモジュール式の腱駆動ビーズ式連続体マニピュレータの設計と実験試験について詳述する。構造体の異なるセクションの剛性を独立に制御する能力を組み込むことにより、マニピュレータは、柔軟な状態を基準として、エンドエフェクタで最大1kgの大きな荷重がかかっても姿勢を制御することができる。同様に、内部配線スキームにより、遠位セグメントを操作する際の近位セグメントの安定性が大幅に改善され、少なくとも70.11％の偏差が減少した。また、重力がマニピュレータのバックボーンに対して接線方向と垂直方向の両方向にある場合の動作を検証した。本研究で得られた知見は、より大規模な連続体設計の開発にとって重要であり、柔軟性と荷重下での先端の安定性が妥協することなく共存できることを実証している。
要約(オリジナル)
Stability and reliable operation under a spectrum of environmental conditions is still an open challenge for soft and continuum style manipulators. The inability to carry sufficient load and effectively reject external disturbances are two drawbacks which limit the scale of continuum designs, preventing widespread adoption of this technology. To tackle these problems, this work details the design and experimental testing of a modular, tendon driven bead-style continuum manipulator with tunable stiffness. By embedding the ability to independently control the stiffness of distinct sections of the structure, the manipulator can regulate it’s posture under greater loads of up to 1kg at the end-effector, with reference to the flexible state. Likewise, an internal routing scheme vastly improves the stability of the proximal segment when operating the distal segment, reducing deviations by at least 70.11%. Operation is validated when gravity is both tangential and perpendicular to the manipulator backbone, a feature uncommon in previous designs. The findings presented in this work are key to the development of larger scale continuum designs, demonstrating that flexibility and tip stability under loading can co-exist without compromise.
arxiv情報
| 著者 | Kyle L. Walker,Alix J. Partridge,Hsing-Yu Chen,Rahul R. Ramachandran,Adam A. Stokes,Kenjiro Tadakuma,Lucas Cruz da Silva,Francesco Giorgio-Serchi |
| 発行日 | 2024-05-03 08:41:36+00:00 |
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