Hur en mjuk robotarm rör sig med luft, inte motorer

Tabell över länkar

Abstrakt och 1 inledning

2 relaterade verk

2.1 Pneumatisk aktivering

2.2 Pneumatiska armar

2.3 Kontroll av mjuka robotar

3 PAUL: Design och tillverkning

3.1 Robotdesign

3.2 Materialval

3.3 Tillverkning

3.4 Prestationsbank

4 Datainsamling och öppen loop-kontroll

4.1 Installation av hårdvara

4.2 Vision Capture System

4.3 Generering av datamängder: Tabellbaserade modeller

4.4 Öppen slingakontroll

5 resultat

5.1 Slutlig PAUL-version

5.2 Arbetsytaanalys

5.3 Prestanda för de tabellbaserade modellerna

5.4 Böjningsexperiment

5.5 Viktbärande experiment

6 Slutsatser

Finansieringsinformation

A. Genomförda experiment och referenser

5 resultat

5.1 Slutlig PAUL-version

Även om utformningen av den pneumatiska bänken tillåter arbete med upp till 4 segment, trodde man att användningen av 3 skulle göra det möjligt att lösa de olika problemen kopplade till redundans utan att öka robotens vikt för mycket eller kräva att rören – som passerar genom segmentens inre – har ett överdrivet stort utrymme.

Det är sant att rören i de andra tre kunde passera genom den första modulen, men man trodde ändå att styvheten de skulle införa genom att vara så hoptryckta kunde göra det svårt att böja det initiala segmentet. Eftersom det också är segmentet som måste utöva mest kraft, eftersom det är det som bär upp vikten av de andra segmenten, kan risken för punkteringar öka.

Därför monterades en robot bestående av tre identiska moduler, som stod på en total höjd av 390 mm (med varje segment som mätte 100 mm, mellansegmentanslutningar 20 mm vardera och vision-triederstången 30 mm). Under dessa konfigurationer är den uppskattade vikten av PAULs arm cirka 600 g. Strukturen som skyddar manipulatorn är en kub med en sida på 500 mm. Det pneumatiska ledningstrycket fastställdes till 1,2 bar.

Exempel på att PAUL når olika positioner visas i figur 13.

5.2 Arbetsytaanalys

Analysen av arbetsytan har utförts experimentellt, baserat på data som tagits för att generera datamängden. Figur 14 visar arbetsytan för ett segment.

Som kan ses är detta en yta, eftersom segmentet har två frihetsgrader om villkoret att minst en ventil ska förbli tömd ställs. Ytan kan betraktas som föreningen av tre ytor som skär varandra vid den centrala punkten, vilket motsvarar konfigurationen av alla tömda blåsor. De tre ytorna är ungefär sfäriska till formen. Om PCC-modellen var helt giltig för roboten, skulle dessa vara perfekta sfärer, eftersom ändarna på en uppsättning lika långa omkretsbågar med ett gemensamt ursprung griper in i en cirkel. Eftersom detta inte är exakt fallet, liknar de genererade ytorna bara den sfäricitet som förutsägs av modellen med konstant krökning.

Tillägget av ett andra segment genererar redan en 4D-arbetsyta som är svår att representera. Genereringen av detta är en konsekvens av det faktum att från varje punkt på ytan av ett segments arbetsyta genereras en annan liknande yta. De

förening av alla dessa ytor, som uppstår från punkterna på ytan av det första segmentet, resulterar i arbetsytan med två segment. Detta är en volym där varje punkt dessutom kan nås från två olika riktningar, vilket lämnar latenta de fyra frihetsgrader som PAUL skulle ha med bara två moduler.