Dynamic single-input control of multi-state multi-transition soft robotic actuator

要約

ソフト ロボティクスは、作動をロボット構造の弾性応答と組み合わせて複雑な変形パターンを実現する、魅力的かつ急速に出現している分野です。
重要な課題は、複数の制御入力が必要になることであり、これによりシステムが大幅に複雑になります。
相互接続された双安定要素で構成されるアクチュエータの単一入力制御の新しい概念を提案します。
アクチュエータの動的応答と要素間の事前に設計された差異を利用して、単一の動的入力を使用して、任意のマルチステート遷移を容易にします。
制御システムのダイナミクスの定式化と解析、およびその複数の平衡状態とその安定性の事​​前設計を示します。
次に、2 要素アクチュエータと 4 要素アクチュエータの単一入力制御を作製し、実験的に実証します。後者は、最大 48 の望ましい状態間の遷移を実現できます。
私たちの研究は、最小限の作動と最大限の機敏性を備えた次世代のソフト ロボット アクチュエータへの道を切り開きます。

要約(オリジナル)

Soft robotics is an attractive and rapidly emerging field, in which actuation is coupled with the elastic response of the robot’s structure to achieve complex deformation patterns. A crucial challenge is the need for multiple control inputs, which adds significant complication to the system. We propose a novel concept of single-input control of an actuator composed of interconnected bi-stable elements. Dynamic response of the actuator and pre-designed differences between the elements are exploited to facilitate any desired multi-state transition, using a single dynamic input. We show formulation and analysis of the control system’s dynamics and pre-design of its multiple equilibrium states, as well as their stability. Then we fabricate and demonstrate experimentally on single-input control of two- and four-element actuators, where the latter can achieve transitions between up to 48 desired states. Our work paves the way for next-generation soft robotic actuators with minimal actuation and maximal dexterity.

arxiv情報

提供元, 利用サービス

arxiv.jp, Google