Anisotropic Stiffness and Programmable Actuation for Soft Robots Enabled by an Inflated Rotational Joint

要約

ソフト ロボットは、分散された不均一な剛性と作動により、優れた適応性でタスクを実行できることで知られています。
曲げはソフト ロボット設計の最も基本的な動作ですが、調整可能な特性を備えた堅牢で製造が容易なソフト ベンディング ジョイントの作成は、依然として活発な研究課題です。
この研究では、強制的な部分的なしわによって可能になる、定義された曲げ平面を備えたソフト ロボット用の膨張可能な作動モジュールを実証します。
これにより、曲げ方向の構造剛性が低下し、しわのある領域としわのない領域の比率によって最終的な剛性を簡単に設計できます。
我々は、作動モジュールの剛性特性と、広範囲の荷重条件にわたって運動学的制約を維持する能力を示すモデルと実験的特性評価を紹介します。
私たちは、ソフト連続ロボットにおける複雑な作動の可能性と、作動力と効率を負荷容量から切り離す可能性を実証します。
このモジュールは、ソフト空気圧ロボットにインテリジェントな作動を組み込むための新しい方法を提供します。

要約(オリジナル)

Soft robots are known for their ability to perform tasks with great adaptability, enabled by their distributed, non-uniform stiffness and actuation. Bending is the most fundamental motion for soft robot design, but creating robust, and easy-to-fabricate soft bending joint with tunable properties remains an active problem of research. In this work, we demonstrate an inflatable actuation module for soft robots with a defined bending plane enabled by forced partial wrinkling. This lowers the structural stiffness in the bending direction, with the final stiffness easily designed by the ratio of wrinkled and unwrinkled regions. We present models and experimental characterization showing the stiffness properties of the actuation module, as well as its ability to maintain the kinematic constraint over a large range of loading conditions. We demonstrate the potential for complex actuation in a soft continuum robot and for decoupling actuation force and efficiency from load capacity. The module provides a novel method for embedding intelligent actuation into soft pneumatic robots.

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