Soft Two-degree-of-freedom Dielectric Elastomer Position Sensor Exhibiting Linear Behavior

要約

ソフトロボットは、人間と機械の安全な相互作用を可能にすることで、ロボットシステムに新たな地平をもたらす可能性があります。
正確な制御のために、これらの柔らかい構造には高レベルの位置フィードバックが必要ですが、従来の 1 自由度 (DOF) 感知装置では簡単に達成できません。
この論文では、ソフト 2 自由度誘電エラストマー (DE) センサーが、ソフト ポリマー ロボット マニピュレータに正確な位置フィードバックを提供するように特別に設計されています。
この技術は、MRI 誘導による前立腺介入を目的としたソフト ロボットで実証されています。
DE は、柔軟性、高ひずみ、低コスト、組み込みの複数自由度センシング機能という主な利点により選択され、優れたシステム統合を実現します。
提案された DE センサーの幾何学的モデルが開発され、センサーの機構を理解するために実験結果と比較されます。
差動測定アプローチを使用した手作りのプロトタイプは、2 自由度で線形の感覚動作と 0.2 mm の精度を実現しました。
これは、センサーの 30 mm x 30 mm の平面範囲における 0.7\% の誤差に相当し、正確な多自由度位置検出に対する DE テクノロジーの優れた可能性を示しています。

要約(オリジナル)

Soft robots could bring robotic systems to new horizons, by enabling safe human-machine interaction. For precise control, these soft structures require high level position feedback that is not easily achieved through conventional one-degree-of-freedom (DOF) sensing apparatus. In this paper, a soft two-DOF dielectric elastomer (DE) sensor is specifically designed to provide accurate position feedback for a soft polymer robotic manipulator. The technology is exemplified on a soft robot intended for MRI-guided prostate interventions. DEs are chosen for their major advantages of softness, high strains, low cost and embedded multiple-DOF sensing capability, providing excellent system integration. A geometrical model of the proposed DE sensor is developed and compared to experimental results in order to understand sensor mechanics. Using a differential measurement approach, a handmade prototype provided linear sensory behavior and 0.2 mm accuracy on two-DOF. This correlates to a 0.7\% error over the sensor’s 30 mm x 30 mm planar range, demonstrating the outstanding potential of DE technology for accurate multi-DOF position sensing.

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