Design of a Variable Stiffness Quasi-Direct Drive Cable-Actuated Tensegrity Robot

要約

Tensegrity ロボットは、極端なレベルの変形性と堅牢性が必要なタスクに優れています。
ただし、自由度が高く、型破りな形状であるため、状態推定とペイロードの汎用性には課題があります。
この論文では、カスタマイズ可能なペイロード設計を特徴とするモジュール式 3 バー テンセグリティ ロボットを紹介します。
当社のテンセグリティ ロボットは、低伸縮性ポリマー ケーブルと組み合わせた新しい準ダイレクト ドライブ (QDD) ケーブル アクチュエーターを採用し、外力センサーやトルク センサーを必要とせずに正確な固有受容を実現します。
この設計により、環境とペイロードの適応性を向上させるために、その場での剛性調整が可能になります。
本稿では、ロボットの設計、製作、組み立て、実験結果を紹介します。
実験データは、高精度のケーブル長推定 (バーの長さに対して 1% 未満の誤差) と、自己支持のための最小剛性の最大 7 倍までのケーブル アクチュエータの可変剛性制御を実証しています。
発表されたテンセグリティ ロボットは、自律動作とオープンソース モジュール設計の将来の進歩のためのプラットフォームとして機能します。

要約(オリジナル)

Tensegrity robots excel in tasks requiring extreme levels of deformability and robustness. However, there are challenges in state estimation and payload versatility due to their high number of degrees of freedom and unconventional shape. This paper introduces a modular three-bar tensegrity robot featuring a customizable payload design. Our tensegrity robot employs a novel Quasi-Direct Drive (QDD) cable actuator paired with low-stretch polymer cables to achieve accurate proprioception without the need for external force or torque sensors. The design allows for on-the-fly stiffness tuning for better environment and payload adaptability. In this paper, we present the design, fabrication, assembly, and experimental results of the robot. Experimental data demonstrates the high accuracy cable length estimation (<1% error relative to bar length) and variable stiffness control of the cable actuator up to 7 times the minimum stiffness for self support. The presented tensegrity robot serves as a platform for future advancements in autonomous operation and open-source module design.

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