ビスタブル オリガミにインスパイアされた柔らかい空気動力アクチュエータ,柔らかい足のロボット機関車の複数の変形モード

科学分野:

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背景:

• 柔らかい足の移動ロボットには,様々な移動や荷を負担するタスクのために,迅速に伸縮,曲げ,高力出力を発揮できるアクチュエータが必要です.
• 既存のソフトアクチュエータには,高度なソフトロボットのアプリケーションに必要な速度,力,マルチモダル変形の組み合わせが欠けていることが多い.

研究 の 目的:

• オリガミにインスパイアされた新しいビスタブルソフト空気動力アクチュエータ (BOSPA) を導入し,汎用的なソフトロボットの動きのために設計しました.
• BOSPAの複数の変形モードを達成する能力を実証するために,線形拡張と屈曲を含む,スナップスルービスタビリティを持つ.
• 異なる運動能力を有する様々なソフトロボットのBOSPAの応用を紹介する.

主な方法:

• 3Dプリントで設計・製造された,充填可能な柔らかいミウラ・オリガミチューブ構造を,二重の空気室とビスタビリティのための弾性指輪で設計・製造した.
• プログラムされた駆動空気圧により,アクチュエータの変形モード (線形伸縮,曲げ,結合運動) を制御します.
• 4つの異なるソフトロボット (ジャンプ,クロール,トライポッド,四足) を開発し,BOSPAモジュールを活用して多様な動きを実演しました.

主要な成果:

• BOSPAアクチュエータは,反転可能な,急速な線形ジャンプ拡張運動を示し,ジャンプロボットが連続ジャンプ (0.65 BLで1.25 Hz) を達成することを可能にしました.
• クローリングロボットは直線運動 (1.22 BL/s) を達成し,最大14°の傾斜を登ることができます.
• 三脚や四足のロボットは,転がり,周回転がり,歩行,トロッティングの歩き方を実証し,四足のロボットは,足の重さ (最大2kg) の20倍の重荷を運ぶことができました.

結論:

• オリガミにインスパイアされたビスタブルソフト空気動力アクチュエータ (BOSPA) は,ソフトロボットの移動に多用途のソリューションを提供し,高速で高力で多モードのアクチュエーションを提供します.
• さまざまなロボットで成功裏に実装されたことから,BOSPAがジャンプ,クロール,荷物を運ぶ,障害物を横断する上で高度な応用の可能性を強調しています.
• この研究は,複雑で効率的な動きを行うことができる新しいアクチュエータを提供することにより,ソフトロボティックの開発を進めます.