象の鼻に着想を得た器用な把持のための予プログラム可能な曲げ-ねじりモジュールを備えた、テンセグリティ操作器における多峰性変形

科学分野:

• ロボット工学および機械工学;ソフトロボット工学および連続体操作

背景:

• テンセグリティベースの連続体操作器（TCM）は、構造化されていない環境に適応的な適合能力を提供します。TCMのアクチュエーション冗長性は、器用な操作制御を複雑にします。既存の設計では、剛性および柔軟なコンポーネント間のカップリング効果を解決するためにかなりの労力が必要です。

研究 の 目的:

• 強化されたセグメント化されたアクチュエーションを備えたモジュラーTCMを提案し、制御を簡略化します。多峰性変形のためのデカップリングされた曲げおよびねじり運動を可能にします。連続体操作器システムにおける制御の複雑さを軽減します。

主な方法:

• 強化されたセグメント化されたアクチュエーションを備えた予プログラム可能な曲げ-ねじりモジュール（PBTM）の開発。in situツイスト機能のための予プログラミングテンプレートの設計。自然座標とクラスター化ケーブル（CTC）要素を使用した動的モデルの導出。

主要な成果:

• 強化されたアクチュエーション戦略は、隣接するセグメントを効果的にデカップリングし、曲率/方向制御を分離します。数値解析により、CTC静止長がケーブルのたるみとin situツイスト運動に及ぼす影響が明らかになりました。プロトタイプ操作器は、物体のラッピングと障害物回避のための汎用的な多峰性変形を実証しました。

結論:

• PBTMを備えた提案されたモジュラーTCMは、制御の複雑さを軽減するための実行可能なパラダイムを提供します。この設計により、連続体操作器の機械的統合と制御実装が簡略化されます。さまざまな形状と姿勢の物体に適合する操作器の能力が実験的に検証されました。