充气梁机器人重构中的刚度变化
机器人学
2023-07-10 v1
摘要
软体机器人形状的主动控制具有挑战性。尽管具有无限多的被动自由度(DOF)，软体机器人通常仅有少数可主动控制的自由度，受驱动自由度(DOA)数量所限。驱动器的复杂性限制了可集成到软体机器人中的DOA数量。软体机器人在压缩力下的屈曲使主动形状控制进一步复杂化；这对于具有长径比的柔顺连续体机器人尤为挑战。在本工作中，我们展示可变刚度如何通过应对这些挑战来实现软体机器人的形状控制。沿柔顺连续体机器人动态改变各段刚度可有选择地“激活”离散关节。通过改变被激活的关节，单个驱动器的输出可被重构以主动控制许多不同关节，从而将可控DOF数量与DOA数量解耦。我们展示了嵌入式正压层阻塞作为充气梁机器人中一种简单的刚度变化方法，其与生长机器人的兼容性，以及其作为“激活”技术的用途。我们通过实验表征了生长充气梁机器人中的刚度变化，并给出了作为机器人设计与制造指导的有限元模型。我们制造了一个多段外翻充气梁机器人，并展示了刚度变化如何与通过尖端外翻的生长兼容、如何实现工作空间增大，以及实现无刚度增强时不可能的新驱动模式。
引用
@article{arxiv.2307.03247,
title = {Stiffness Change for Reconfiguration of Inflated Beam Robots},
author = {Brian H. Do and Shuai Wu and Ruike Renee Zhao and Allison M. Okamura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.03247},
year = {2023}
}