JammingSnake: A follow-the-leader continuum robot with variable stiffness based on fiber jamming

要約

フォロー・ザ・リーダー (FTL) 動作は、脆弱で限られた環境で動作する連続ロボットにとって不可欠です。
これにより、ロボットが周囲に及ぼす力を最小限に抑えることができ、損傷のリスクが軽減されます。
この論文では、ファイバージャミングモジュール (FJM) を統合することで FTL 動作を実現できるヘビ型ロボットの新しい設計を紹介します。
提案されたロボットは、伝播中および環境との相互作用中にその剛性を動的に調整できます。
腱と FJM の挿入動作を独立して制御するアルゴリズムが開発されており、周囲の構造にかかる力を最小限に抑えながらロボットの形状を維持できるようになります。
提案された設計を検証するために、異なる構成の下で従来の腱駆動ロボットと新しい設計の間で比較テストが実施されました。
結果は、私たちのデザインがその形状を維持するために周囲との接触に依存することが大幅に少ないことを示しています。
これは、低侵襲手術 (MIS) や工業用現場検査など、デリケートな環境でのより安全で効果的な手術の可能性を強調しています。

要約(オリジナル)

Follow-the-leader (FTL) motion is essential for continuum robots operating in fragile and confined environments. It allows the robot to exert minimal force on its surroundings, reducing the risk of damage. This paper presents a novel design of a snake-like robot capable of achieving FTL motion by integrating fiber jamming modules (FJMs). The proposed robot can dynamically adjust its stiffness during propagation and interaction with the environment. An algorithm is developed to independently control the tendon and FJM insertion movements, allowing the robot to maintain its shape while minimizing the forces exerted on surrounding structures. To validate the proposed design, comparative tests were conducted between a traditional tendon-driven robot and the novel design under different configurations. The results demonstrate that our design relies significantly less on contact with the surroundings to maintain its shape. This highlights its potential for safer and more effective operations in delicate environments, such as minimally invasive surgery (MIS) or industrial in-situ inspection.

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