Proprioceptive multistable mechanical metamaterial via soft capacitive sensors

要約

ソフトマシンからソフトロボットへの技術的移行は、必然的にソフトエレクトロニクスとセンサーの統合を通過します。
これにより、ロボットの具体化の柔らかさを維持しながら、フィードバック制御システムの確立が可能になります。
多数の機能を達成するために非線形応答を設計によって調整できるため、多数の機械的メタマテリアルはソフトマシンの優れたビルディングブロックです。
この作業では、状態の変化の固有受容センシングを可能にするために、多数の機械的メタマテリアルにソフト容量容量センサーの統合を提示します。
メタマテリアルは、4つの双安定ユニットセルの周期的な配置です。
各ユニットセルには、統合された容量性センサーがあります。
メタストラクチャとセンサーの両方は、柔らかい材料（TPU）で作られており、3D印刷されています。
予備的な結果は、非線形変形をキャプチャすることにより、センサーの静電容量変動がメタマテリアルの状態遷移にリンクできることを示しています。

要約(オリジナル)

The technological transition from soft machines to soft robots necessarily passes through the integration of soft electronics and sensors. This allows for the establishment of feedback control systems while preserving the softness of the robot embodiment. Multistable mechanical metamaterials are excellent building blocks of soft machines, as their nonlinear response can be tuned by design to accomplish several functions. In this work, we present the integration of soft capacitive sensors in a multistable mechanical metamaterial, to enable proprioceptive sensing of state changes. The metamaterial is a periodic arrangement of 4 bistable unit cells. Each unit cell has an integrated capacitive sensor. Both the metastructure and the sensors are made of soft materials (TPU) and are 3D printed. Our preliminary results show that the capacitance variation of the sensors can be linked to state transitions of the metamaterial, by capturing the nonlinear deformation.

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