Teleoperation of Soft Modular Robots: Study on Real-time Stability and Gait Control

要約

ソフト ロボティクスは、特に捜索や救助活動などの構造化されていない環境で、さまざまなアプリケーションに大きな可能性を秘めています。
ただし、自律性と遠隔操作性の欠如、制限された機能、歩行の多様性とリアルタイム制御の欠如、および周囲を感知するためのオンボードセンサーは、ソフトリムロボットに共通の問題の一部です.
これらの制限を克服するために、複数の移動歩行を実行できる、空間的に対称で、位相的に安定した、ソフトリムの四面体ロボットを提案します。
運動学的モデルを導入し、さまざまな歩行の移動軌跡を導出し、遠隔操作メカニズムを設計して、リアルタイムの人間とロボットのコラボレーションを可能にします。
運動学的モデルを使用して遠隔操作入力をマッピングし、歩行間のスムーズな移行を保証します。
さらに、ロボットの受動的なコンプライアンスと自然な安定性を利用して、転倒や障害物のナビゲーションを行います。
実験的なテストを通じて、さまざまな移動の課題に取り組み、さまざまな状況に適応し、遠隔操作によって障害のある環境をナビゲートするロボットの能力を実証します。

要約(オリジナル)

Soft robotics holds tremendous potential for various applications, especially in unstructured environments such as search and rescue operations. However, the lack of autonomy and teleoperability, limited capabilities, absence of gait diversity and real-time control, and onboard sensors to sense the surroundings are some of the common issues with soft-limbed robots. To overcome these limitations, we propose a spatially symmetric, topologically-stable, soft-limbed tetrahedral robot that can perform multiple locomotion gaits. We introduce a kinematic model, derive locomotion trajectories for different gaits, and design a teleoperation mechanism to enable real-time human-robot collaboration. We use the kinematic model to map teleoperation inputs and ensure smooth transitions between gaits. Additionally, we leverage the passive compliance and natural stability of the robot for toppling and obstacle navigation. Through experimental tests, we demonstrate the robot’s ability to tackle various locomotion challenges, adapt to different situations, and navigate obstructed environments via teleoperation.

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