用于软静电换能器电容自感知与闭环控制的微型电路
应用物理
2020-09-16 v1 机器人学
摘要
软体机器人是一个以呈现大尺度变形、高柔顺性和丰富多功能性的材料与结构为特征的机器人系统设计领域。软体可变形结构的引入赋予了软体机器人系统以柔顺性和恢复力,使其能很好地适应非结构化与动态环境。尽管软体机器人的驱动机制多种多样,但诸如介电弹性体驱动器(DEAs)与液压放大自修复静电(HASEL)驱动器之类的软静电换能器,因其类肌肉性能与电容自感知能力而展现出潜力。尽管先前通过叠加正弦低压信号在静电换能器中实现自感知的努力已有开展,这些设计仍需要感知高压信号,因而需要笨重元件,阻碍了与微型、无系留软体机器人的集成。我们提出了一种电路设计,消除了对任何高压感知元件的需求,从而便于使用现成元件设计简单、低成本的电路。利用该电路,我们对包括圆形DEAs与HASEL驱动器在内的一系列静电换能器进行同步感知与驱动,并展示出误差低于4%的精确位移估计。我们进一步将该电路发展为紧凑便携系统,耦合了高压驱动、感知与计算,作为迈向无系留、多功能软体机器人系统的原型。最后,我们通过由Peano-HASEL驱动器供能的机械臂的反馈控制展示了我们自感知设计的能力。
引用
@article{arxiv.2009.06852,
title = {Miniaturized Circuitry for Capacitive Self-sensing and Closed-loop Control of Soft Electrostatic Transducers},
author = {Khoi Ly and Nicholas Kellaris and Dade McMorris and Brian K. Johnson and Eric Acome and Vani Sundaram and Mantas Naris and J. Sean Humbert and Mark E. Rentschler and Christoph Keplinger and Nikolaus Correll},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.06852},
year = {2020}
}
备注
35 pages, 7 main figures, 7 supplementary figures, 3 supplementary videos, accepted to Soft Robotics 2020