Flying Hydraulically Amplified Electrostatic Gripper System for Aerial Object Manipulation

要約

空中での迅速かつ多用途の物体操作は未解決の課題です。
エネルギー効率が高く適応性のあるソフトグリッパーと機敏な航空機を組み合わせることで、倉庫などの分野での空中ロボット操作に革命をもたらす可能性があります。
この論文では、環境と安全かつ自然に相互作用できるクアッドコプターに取り付けられた、油圧増幅された静電アクチュエータによって駆動される、生物からインスピレーションを得たグリッパーを紹介します。
私たちのグリップ力のコンセプトは、鷲の足をモチーフにしています。
当社のカスタム マルチアクチュエータ コンセプトは、サソリの尾の設計 (隣接して積み重ねられたパウチを備えたベース電極で構成) とスパイダーからインスピレーションを得たジョイント (柔軟なヒンジ層を備えた古典的なパウチ モーター) からインスピレーションを得ています。
これら 2 つの設計のハイブリッドにより、単一ヒンジのコンセプトと比較して、最大 25{\deg} の中程度のたわみの下でより高い力出力が実現されます。
また、ヒンジ層を挟むことでグリッパーの堅牢性が向上します。
私たちは、静電駆動を使用して空気中でのソフトな操作が可能であることを初めて示しました。
この研究は、空中ロボット操作におけるアンテザード油圧増幅アクチュエーターの可能性を実証しています。
当社の概念実証により、移動航空システムにおける油圧静電アクチュエータの使用が可能になりました。

要約(オリジナル)

Rapid and versatile object manipulation in air is an open challenge. An energy-efficient and adaptive soft gripper combined with an agile aerial vehicle could revolutionize aerial robotic manipulation in areas such as warehousing. This paper presents a bio-inspired gripper powered by hydraulically amplified electrostatic actuators mounted to a quadcopter that can interact safely and naturally with its environment. Our gripping concept is motivated by an eagle’s foot. Our custom multi-actuator concept is inspired by a scorpion tail design (consisting of a base electrode with pouches stacked adjacently) and spider-inspired joints (classic pouch motors with a flexible hinge layer). A hybrid of these two designs realizes a higher force output under moderate deflections of up to 25{\deg} compared to single-hinge concepts. In addition, sandwiching the hinge layer improves the robustness of the gripper. For the first time, we show that soft manipulation in air is possible using electrostatic actuation. This study demonstrates the potential of untethered hydraulically amplified actuators in aerial robotic manipulation. Our proof of concept opens up the use of hydraulic electrostatic actuators in mobile aerial systems.

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