Design and Fabrication of Soft Locomotion Robots based on Spatial Compliant Mechanisms

要約

ソフトロボティクスは、さまざまな応用分野に大きな可能性を秘めた有望な技術として浮上しています。
これは、柔軟性、安全性、衝撃吸収性など、柔らかい素材特有の特性によるものです。
この分野では多くの進歩があったにもかかわらず、ソフトロボットの効果的な設計手法と生産技術の開発は依然として課題です。
近年、数多くのロボットのプロトタイプが提案されていますが、その設計は多くの場合複雑で、製造が困難です。
したがって、望ましい特性を備えたソフトロボットの製造を促進できる、より効率的で統一された設計アプローチが必要とされています。
本稿では、弾性梁と空間追従機構を用いたソフトロボットの設計方法を提案する。
この方法は、高い運動伝達率と力伝達率の両方を備えた設計の作成を可能にする進化的なアプローチに基づいています。
具体的には、中心リニアアクチュエータを用いた移動機構の開発に注力しています。
私たちのアプローチには、一般的に入手可能なプラスチック材料と 3D プリンターを使用してデザインを製造することが含まれます。
成功した生産と実際の運用を示す実験結果を提示することで、アプローチの実現可能性を実証します。
全体として、我々の調査結果は、弾性ビームと進化的アプローチの使用により、毎秒最大 3.7 体長の高速移動、ペイロードを伴う移動、水中移動など、望ましい移動特性を備えたソフト ロボットの作成を容易にできることを示唆しています。
この方法は、さまざまな用途向けのより効率的で実用的なソフトロボットの開発を可能にする可能性を秘めています。

要約(オリジナル)

Soft robotics has emerged as a promising technology that holds great potential for various application areas. This is due to soft materials unique properties, including flexibility, safety, and shock absorption, among others. Despite many advancement in the field, the development of effective design methodologies and production techniques for soft robots remains a challenge. Although numerous robot prototypes have been proposed in recent years, their designs are often complex and difficult to produce. As such, there is a need for more efficient and unified design approaches that can facilitate the production of soft robots with desirable properties. In this paper, we propose a method for designing soft robots using elastic beams and spatial compliant mechanisms. The method is based on an evolutionary approach that enables the creation of designs with both high motion and force transmission ratios. Specifically, we focus on the development of locomotion mechanisms using a central linear actuator. Our approach involves the use of commonly available plastic materials and a 3D printer to manufacture the designs. We demonstrate the feasibility of our approach by presenting experimental results that show successful production and real world operation. Overall, our findings suggest that the use of elastic beams and an evolutionary approach can facilitate the creation of soft robots with desirable locomotion properties, including fast locomotion up to 3.7 body lengths per second, locomotion with a payload, and underwater locomotion. This method has the potential to enable the development of more efficient and practical soft robots for various applications.

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