Design, modeling, and characteristics of ringshaped robot actuated by functional fluid

要約

油圧および空気圧アクチュエータの制御された作動により、適応可能な構造を備えた移動ロボットを設計するための新鮮でスリリングな機会が明らかになりました。
これまでに報告されている流体システムを利用したローリングロボットは、多くの場合、複雑な原理、扱いにくいポンプやバルブシステム、複雑な制御戦略に依存しており、他の分野への適用が制限されていました。
この調査では、リング状アクチュエータ内の中心要素として機能する、電気流体力学 (EHD) 流体として特定される機能流体の別個のカテゴリを採用しました。
機能性流体の短い流れが流体チャネル内に配置され、ロボットの質量中心を移動させる目的で直流電圧を印加することによって作動し、最終的にアクチュエータを押して回転させます。
リング状流体ロボットを設計し、デジタル加工法を用いて製作し、ロボットの特性を評価しました。
さらに、ラグランジュ法を用いてリング型ロボットの振動と回転運動を解析するための静的および動的モデルを開発しました。
この研究は、EHD フレキシブル アクチュエータに関する現在の研究の拡大に貢献し、複雑なロボット システムの実現を可能にすることが期待されます。

要約(オリジナル)

The controlled actuation of hydraulic and pneumatic actuators has unveiled fresh and thrilling opportunities for designing mobile robots with adaptable structures. Previously reported rolling robots, which were powered by fluidic systems, often relied on complex principles, cumbersome pump and valve systems, and intricate control strategies, limiting their applicability in other fields. In this investigation, we employed a distinct category of functional fluid identified as Electrohydrodynamic (EHD) fluid, serving as the pivotal element within the ring-shaped actuator. A short stream of functional fluid is placed within a fluidic channel and is then actuated by applying a direct current voltage aiming at shifting the center of mass of the robot and finally pushed the actuator to roll. We designed a ring-shaped fluidic robot, manufactured it using digital machining methods, and evaluated the robot’s characteristics. Furthermore, we developed static and dynamic models to analyze the oscillation and rolling motion of the ring-shaped robots using the Lagrange method. This study is anticipated to contribute to the expansion of current research on EHD flexible actuators, enabling the realization of complex robotic systems.

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