Development of Underactuated Geometric Compliant (UGC) Module with Variable Radial for Robotic Applications

要約

この論文では、新しい非作動幾何学的コンプライアント (UGC) ロボットを紹介し、UGC ロボットの多用途性と機能性を強化することを目的として、可変半径方向剛性を持つ非作動コンプライアント モジュールの動作を調査します。
私たちは、それぞれが特定の設計目的に合わせて調整された、さまざまな準拠半剛体幾何学ジョイントを設計および製造することから研究を開始します。
これらのジョイントは、耐久性要因としての剛性特性と戻り可能角度を検証するために物理的テストを受けます。
その後、ガウス過程回帰に基づいて、厚さを含むさまざまな幾何学的接合特性を組み込む数学的モデルを開発し、簡単に 3D プリントできるモデルを備えた完全に機能するプロトタイプの開発を促進します。
個々の関節を分析した後、ロボット工学アプリケーション向けの全体的な UGC モジュールを構築するためのさまざまな構成の組み合わせを提示します。
当社の最終プロトタイプ UGC は、構造の完全性と運用効率を維持しながら、半径を動的に変更して、元の値の 80 ～ 85% に削減できます。
この研究では、UGC モジュールの採用に関連する潜在的な能力、課題、制限について議論し、UGC ロボット工学の将来の研究と開発に貴重な洞察を提供します。

要約(オリジナル)

This paper introduces a novel underactuated geometric compliant (UGC) robot and investigates the behaviors of underactuated compliant modules with variable radial stiffness, aiming to enhance the versatility and functionality of UGC robots. We initiate the study by designing and fabricating various compliant semi-rigid geometric joints, each tailored to a specific design objective. These joints undergo physical testing to validate their stiffness characteristics and returnable angles as durability factors. Subsequently, we develop a mathematical model based on Gaussian process regression to incorporate the different geometric joint characteristics, including thickness, facilitating the development of fully functional prototypes with easy-to-3D print models. After analyzing individual joints, we present various configurational combinations to construct the overall UGC module for robotics applications. Our final prototype UGC can dynamically alter its radius, reducing to 80-85\% of its original value while maintaining structural integrity and operational efficiency. This study discusses potential abilities, challenges, and limitations associated with employing UGC modules, offering valuable insights for future research and developments in UGC robotics.

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