Grasping by Spiraling: Reproducing Elephant Movements with Rigid-Soft Robot Synergy

要約

対数スパイラルは、王国と種のいくつかの生物の共通のパターンとして観察されます。
いくつかの例には、シダの芽、脱毛前尾、タコの腕や象の幹などの柔らかい手足が含まれます。
後者の場合、スパイラリングも把握に使用されます。
この戦略がどのように動作を運動のプリミティブに単純化し、それらを組み合わせてスマートにつかむ動きを開発することに動機付けられているこの作業は、文献でより深く調査されている象の幹に焦点を当てています。
柔らかい腕を硬いロボットシステムと組み合わせて、柔らかいトランクと固体の体の組み合わせに基づいて象の把握能力を複製します。
私たちのシステムでは、剛体の腕は位置決めと向きを保証し、象の頭の役割を模倣し、ソフトマニピュレーターは適切な作動パターンの下で曲げてねじれたトランクモーションプリミティブを再現します。
この相乗効果は、文献で報告された9つの異なる象の把握戦略を再現し、さまざまな形とサイズのオブジェクトに対応します。
システムの剛性成分とソフトコンポーネント間の相乗的相互作用は、高度な適応性を維持しながら、制御の複雑さを最小限に抑えます。

要約(オリジナル)

The logarithmic spiral is observed as a common pattern in several living beings across kingdoms and species. Some examples include fern shoots, prehensile tails, and soft limbs like octopus arms and elephant trunks. In the latter cases, spiraling is also used for grasping. Motivated by how this strategy simplifies behavior into kinematic primitives and combines them to develop smart grasping movements, this work focuses on the elephant trunk, which is more deeply investigated in the literature. We present a soft arm combined with a rigid robotic system to replicate elephant grasping capabilities based on the combination of a soft trunk with a solid body. In our system, the rigid arm ensures positioning and orientation, mimicking the role of the elephant’s head, while the soft manipulator reproduces trunk motion primitives of bending and twisting under proper actuation patterns. This synergy replicates 9 distinct elephant grasping strategies reported in the literature, accommodating objects of varying shapes and sizes. The synergistic interaction between the rigid and soft components of the system minimizes the control complexity while maintaining a high degree of adaptability.

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