Temperature Driven Multi-modal/Single-actuated Soft Finger

要約

柔らかい空気圧フィンガーは研究において非常に興味深いものです。
ただし、それらのほとんどは 1 つのモーション (主に曲げ) のみを生成できるため、その重要な可能性は限られています。
ソフトフィンガーの従来の設計では、別の動作モードに切り替えることができません。
この論文では、指の温度を変えることで動作モードが切り替わる、新しいマルチモーダルかつ単一作動のソフトフィンガーを開発しました。
当社のソフトフィンガーは、曲げ、ひねり、伸展という 3 つの特徴的な動作モードを約 5 秒で切り替えることができます。
私たちはソフトフィンガーの詳細な実験研究を実施し、その再現性と可動範囲を評価しました。
これは、標準の曲​​げアクチュエータよりも約 1 ミリメートルの再現性と 50% 大きな動作範囲を示しました。
ねじり運動用の繊維強化ソフトアクチュエータの解析モデルを開発しました。
これは、入力圧力をねじり動作の出力ねじれ半径に関連付けることに役立ちました。
このモデルは実験による検証によって検証されました。
さらに、3 つのアクチュエータを使用して、複数の把握モードを備えたソフト ロボット グリッパーが開発されました。
このグリッパーは、広範囲のサイズ、形状、剛性の物体に適応して把握することができます。
私たちは、小さなベリー、大きなロール、繊細な豆腐の角切りをうまく掴み、その掴み能力を実証しました。

要約(オリジナル)

Soft pneumatic fingers are of great research interest. However, their significant potential is limited as most of them can generate only one motion, mostly bending. The conventional design of soft fingers does not allow them to switch to another motion mode. In this paper, we developed a novel multi-modal and single-actuated soft finger where its motion mode is switched by changing the finger’s temperature. Our soft finger is capable of switching between three distinctive motion modes: bending, twisting, and extension-in approximately five seconds. We carried out a detailed experimental study of the soft finger and evaluated its repeatability and range of motion. It exhibited repeatability of around one millimeter and a fifty percent larger range of motion than a standard bending actuator. We developed an analytical model for a fiber-reinforced soft actuator for twisting motion. This helped us relate the input pressure to the output twist radius of the twisting motion. This model was validated by experimental verification. Further, a soft robotic gripper with multiple grasp modes was developed using three actuators. This gripper can adapt to and grasp objects of a large range of size, shape, and stiffness. We showcased its grasping capabilities by successfully grasping a small berry, a large roll, and a delicate tofu cube.

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