Hold 'em and Fold 'em: 迈向人体尺度、反馈控制的软体折纸机器人
机器人学
2024-01-19 v2 系统与控制
系统与控制
摘要
软体机器人技术中一项欠发展的能力是本体感受反馈控制，即仅使用机器人身体上的传感器来感知和控制软体执行器。此外，由于所使用的材料极其柔顺，软体执行器通常无法支撑人体尺度的负载。开发反馈控制以及在大负载（例如 500 N）下驱动执行的能力，是将软体机器人技术推向日常应用所需的关键能力。在这项工作中，我们独立展示了控制和驱动人体尺度负载的这些关键因素：对软体气动折纸机器人的本体感受（具身）反馈控制；以及在开环配置下，这些折纸机器人在人体重量下的驱动。在两个演示中，执行器均由内部流体压力控制。图案化在机器人上的电容传感器提供位置估计，并作为反馈控制器的输入。我们展示了单个执行器在阶跃设定点和正弦轨迹跟踪过程中的位置控制，均方根误差 (RMSE) 低于 4 mm。我们还通过将三个执行器连接到一个开环控制系统，并搭载一个可改变高度、横滚和俯仰的平台，展示了该执行器作为“折纸平衡板”在人体尺度机器人技术中的潜力。这项工作通过展示无需视觉跟踪作为输入的闭环反馈位置控制，以及能够支撑人体重量的轻量级软体执行器，为软体机器人领域做出了贡献。项目仓库（包括视频、CAD 文件和 ROS 代码）可在 https://parses-lab.github.io/kresling_control 获取。
引用
@article{arxiv.2401.04650,
title = {Hold 'em and Fold 'em: Towards Human-scale, Feedback-Controlled Soft Origami Robots},
author = {Immanuel Ampomah Mensah and Jessica Healey and Celina Wu and Andrea Lacunza and Nathaniel Hanson and Kristen L. Dorsey},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.04650},
year = {2024}
}