Multimodal Limbless Crawling Soft Robot with a Kirigami Skin

要約

手足の生き物は、体を変形させ、地面のアスペリティと相互作用することにより、平らな表面をcraう、効率的な四肢ロボットを設計するための生物学的青写真を提供することができます。
この自然な移動に触発されて、直線運動と非対称ステアリング歩行の組み合わせを使用して、複雑な地形をナビゲートできるソフトロボットを紹介します。
ロボットは、非対称の摩擦特性を備えた柔軟なキリガミ皮膚で覆われた拮抗的なインフレータブルソフトアクチュエーターで作られています。
ロボットの直線運動は、正確な位相シフトを伴う内部チャンバーの周期的なインフレを通じて達成され、前方の進行が可能になります。
ステアリングは、非対称歩行を使用して達成され、インプレースの回転と広いターンの両方が可能になります。
障害物が豊富な環境でのモビリティを検証するために、粗い基質と複数の障害物を備えたアリーナでロボットをテストしました。
Human-Machineインターフェイス（HMI）と統合されたオンボード近接センサーからのリアルタイムフィードバックにより、衝突を回避するための適応制御が可能になりました。
この研究では、捜索救助操作、環境監視、産業検査など、限られた環境または非構造化された環境での用途向けのバイオインスピレーションのソフトロボットの可能性を強調しています。

要約(オリジナル)

Limbless creatures can crawl on flat surfaces by deforming their bodies and interacting with asperities on the ground, offering a biological blueprint for designing efficient limbless robots. Inspired by this natural locomotion, we present a soft robot capable of navigating complex terrains using a combination of rectilinear motion and asymmetric steering gaits. The robot is made of a pair of antagonistic inflatable soft actuators covered with a flexible kirigami skin with asymmetric frictional properties. The robot’s rectilinear locomotion is achieved through cyclic inflation of internal chambers with precise phase shifts, enabling forward progression. Steering is accomplished using an asymmetric gait, allowing for both in-place rotation and wide turns. To validate its mobility in obstacle-rich environments, we tested the robot in an arena with coarse substrates and multiple obstacles. Real-time feedback from onboard proximity sensors, integrated with a human-machine interface (HMI), allowed adaptive control to avoid collisions. This study highlights the potential of bioinspired soft robots for applications in confined or unstructured environments, such as search-and-rescue operations, environmental monitoring, and industrial inspections.

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