A Novel Kinesthetic Haptic Feedback Device Driven by Soft Electrohydraulic Actuators

要約

高度な触覚レンダリング機能を備えた運動感覚触覚デバイスの開発は、駆動機構の制限により困難です。
本研究では、新しいソフト電気油圧アクチュエータを導入し、それを駆動部として利用した運動触覚デバイスを開発する。
私たちは数学的モデルを確立し、制御可能なフィードバック力を安定して出力するデバイスの能力を実証するためのテスト実験を実施しました。
私たちの実験では、このデバイスが高速応答特性を示すことも実証しています。
ソフト電気油圧アクチュエータの制御が容易な性質を利用することで、高分解能で制御可能なフィードバック力出力を実現することができました。
さらに、駆動高電圧の波形を変調することにより、追加の振動アクチュエータを追加することなく、可変周波数の触覚振動を表現する機能を獲得しました。
この運動感覚触覚デバイスを使用して、遠隔操作ロボット システムを構築し、ロボット工学分野における触覚フォース フィードバック システムとしてのデバイスの潜在的な応用例を示しました。

要約(オリジナル)

Developing kinesthetic haptic devices with advanced haptic rendering capabilities is challenging due to the limitations on driving mechanisms. In this study, we introduce a novel soft electrohydraulic actuator and develop a kinesthetic haptic device utilizing it as the driving unit. We established a mathematical model and conducted testing experiments to demonstrate the device’s ability to stably output controllable feedback force. Our experiments also demonstrates that this device exhibits fast response characteristics. By utilizing the easily controllable nature of the soft electrohydraulic actuator, we were able to achieve high-resolution controllable feedback force output. Furthermore, by modulating the waveform of the driving high voltage, the device acquired the capability to render variable frequency haptic vibration without adding any extra vibration actuator. Using this kinesthetic haptic device, we built a teleoperated robotic system, showcasing the device’s potential application as a haptic force feedback system in the field of robotics.

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