A novel model for layer jamming-based continuum robots

要約

可変剛性を備えた連続ロボットは、過去 10 年間で広く普及してきました。
レイヤージャミング (LJ) は、連続ロボットの調整可能な剛性を実現するためのシンプルで効率的な手法として登場しました。
その利点にもかかわらず、この特定の種類のロボットに合わせた制御指向の動的モデルの開発は、文献において未解決の問題のままです。
この文書は、私たちの知る限り、ギャップを埋めるための最初の解決策を提示することを目的としています。
我々は、LJ ベースの連続体ロボット用の LuGre 摩擦モデルと統合されたエネルギーベースのモデルを提案します。
次に、LJ ベースの連続体ロボットの 2 つの基本特性、形状ロックと調整可能な剛性に焦点を当てて、このモデルの包括的な理論分析を行います。
モデリング アプローチと理論的結果を検証するために、\textit{OctRobot-I} 連続ロボット プラットフォームを使用した一連の実験が実施されました。
結果は、提案されたモデルが LJ ベースの連続ロボットの動的挙動を解釈および予測できることを示しています。

要約(オリジナル)

Continuum robots with variable stiffness have gained wide popularity in the last decade. Layer jamming (LJ) has emerged as a simple and efficient technique to achieve tunable stiffness for continuum robots. Despite its merits, the development of a control-oriented dynamical model tailored for this specific class of robots remains an open problem in the literature. This paper aims to present the first solution, to the best of our knowledge, to close the gap. We propose an energy-based model that is integrated with the LuGre frictional model for LJ-based continuum robots. Then, we take a comprehensive theoretical analysis for this model, focusing on two fundamental characteristics of LJ-based continuum robots: shape locking and adjustable stiffness. To validate the modeling approach and theoretical results, a series of experiments using our \textit{OctRobot-I} continuum robotic platform was conducted. The results show that the proposed model is capable of interpreting and predicting the dynamical behaviors in LJ-based continuum robots.

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