ソフトロボットアームがモーターではなく空気を使って動く仕組み

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要約と1 はじめに

関連作品2

2.1 空気圧駆動

2.2 空気圧アーム

2.3 ソフトロボットの制御

3 PAUL: デザインと製造

3.1 ロボット設計

3.2 材料の選択

3.3 製造

3.4 パフォーマンスバンク

4 データ収集とオープンループ制御

4.1 ハードウェアのセットアップ

4.2 ビジョンキャプチャシステム

4.3 データセット生成: テーブルベースモデル

4.4 オープンループ制御

5 件の結果

5.1 最終PAULバージョン

5.2 ワークスペース分析

5.3 テーブルベースモデルのパフォーマンス

5.4 曲げ実験

5.5 重量運搬実験

6 結論

資金調達情報

A. 実施した実験と参考文献

5 件の結果

5.1 最終PAULバージョン

空気圧ベンチのレイアウトでは最大 4 つのセグメントで作業できますが、3 つのセグメントを使用すると、ロボットの重量を過度に増やしたり、セグメントの内部を通過するチューブに過度のスペースを確保したりすることなく、冗長性に関連するさまざまな問題に対処できると考えられました。

他の 3 本のチューブが最初のモジュールを通過できることは事実ですが、圧縮されることで生じる剛性によって最初のセグメントを曲げることが困難になる可能性があると考えられました。また、他のセグメントの重量を支えるため、最も大きな力を加える必要のあるセグメントでもあるため、パンクのリスクが高まる可能性があります。

したがって、3 つの同一モジュールで構成されるロボットが組み立てられ、全体の高さは 390 mm になりました (各セグメントの長さは 100 mm、セグメント間の接続の長さはそれぞれ 20 mm、視覚三面体ロッドの長さは 30 mm)。これらの構成では、PAUL の腕の推定重量は約 600 g です。マニピュレータを保護する構造は、一辺が500mmの立方体です。空気圧ライン圧力は 1.2 bar に設定されました。

PAUL がさまざまな位置に到達する例を図 13 に示します。

5.2 ワークスペース分析

データセットを生成するために取得されたデータに基づいて、ワークスペースの分析が実験的に実行されました。図 14 はセグメントのワークスペースを示しています。

見てわかるように、少なくとも 1 つのバルブが収縮したままであるという条件が課せられる場合、セグメントには 2 つの自由度があるため、これは表面です。この表面は、中心点で交差する 3 つの表面の結合体として考えることができ、これはすべての収縮した膀胱の構成に対応します。 3 つの面はほぼ球形です。 PCC モデルがロボットに対して完全に有効である場合、共通の原点を持つ一連の等長円弧の端が円をかみ合わせるため、これらは完全な球体になります。これは厳密には当てはまらないため、生成されたサーフェスは、一定曲率モデルによって予測される球形に似ているだけです。

2 番目のセグメントを追加すると、表現が困難な 4D ワークスペースが生成されます。この生成は、セグメントのワークスペースの表面上の各ポイントから、別の類似のサーフェスが生成されるという事実の結果です。の

最初のセグメントの表面上の点から生じるこれらすべてのサーフェスを結合すると、2 つのセグメントのワークスペースが生成されます。これは、さらに、2 つの異なる方向から各ポイントに到達できるボリュームであり、PAUL が 2 つのモジュールのみで持つ 4 つの自由度が潜在的に残ります。