BiFlex: A Passive Bimodal Stiffness Flexible Wrist for Manipulation in Unstructured Environments

要約

構造化されていないハノー環境でのロボット操作は、二重の課題をもたらします。予期しない接触イベント中に安全を確保しながら、繊細な自由空間操作の精度を達成することです。
従来の手首は、これらの要求のバランスをとるのに苦労しており、多くの場合、複雑な制御スキームまたは複雑な機械設計に依存して、力の過負荷による潜在的な損傷を軽減します。
これに応じて、柔らかい座屈のハニカム構造を使用して自然なバイモーダル剛性応答を提供する柔軟なロボットリストであるBiflexを提示します。
より高い剛性モードは、正確な家庭用オブジェクトの操作を可能にしますが、より低い剛性モードは、外力に適応するために必要なコンプライアンスを提供します。
最大500gの負荷をサポートしながら、1 cm未満の指先のたわみを維持するためにBiflexを設計し、Panda、Robotiq、Baliflexなどの多くのグリッパーにビフレックス手首を作成します。
表面の拭き取り、正確なピックアンドプレイス、環境制約の下での把握など、いくつかの実際の実験的評価の下でバイフェックスを検証します。
Biflexは、正確なオブジェクトの操作を維持しながら、現実世界のアプリケーションでの安全性を維持しながら、制御を簡素化することを実証します。

要約(オリジナル)

Robotic manipulation in unstructured, humancentric environments poses a dual challenge: achieving the precision need for delicate free-space operation while ensuring safety during unexpected contact events. Traditional wrists struggle to balance these demands, often relying on complex control schemes or complicated mechanical designs to mitigate potential damage from force overload. In response, we present BiFlex, a flexible robotic wrist that uses a soft buckling honeycomb structure to provides a natural bimodal stiffness response. The higher stiffness mode enables precise household object manipulation, while the lower stiffness mode provides the compliance needed to adapt to external forces. We design BiFlex to maintain a fingertip deflection of less than 1 cm while supporting loads up to 500g and create a BiFlex wrist for many grippers, including Panda, Robotiq, and BaRiFlex. We validate BiFlex under several real-world experimental evaluations, including surface wiping, precise pick-and-place, and grasping under environmental constraints. We demonstrate that BiFlex simplifies control while maintaining precise object manipulation and enhanced safety in real-world applications.

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