流体多室执行器和多轴内在力传感器
Dionysios Malas1,2, Guokai Zhang1,2, Shuai Wang2
1Department of Surgical and Interventional Engineering, School of Biomedical Engineering and Imaging Sciences, King's College London, London, United Kingdom.
Soft robotics
|July 30, 2024
概括
软机器人现在可以感知使用其内部流体压力的力量,提高安全性和控制性. 这种创新允许与环境进行精确的交互,而不会影响灵活性.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 软机器人需要强度感应来实现安全和自主物理交互.
- 在不影响固有的灵活性的情况下集成传感器是一个关键挑战.
- 软流体执行器 (SFAs) 提供合规性,并解决气动压缩性问题.
研究的目的:
- 为了研究在SFAs中使用不可压缩的驱动流体,用于驱动和多轴力传感.
- 开发和验证软机器人的基于压力的传感方法.
- 创建一个校准算法,以准确地绘制力图.
主要方法:
- 开发了一种超弹性模型,用于执行压力基线.
- 利用压力差异来绘制外部力量,使用流体软传感器原理.
- 使用计算机断层扫描 (CT) 成像用于内部变形分析.
- 使用COMSOL模拟来分析诱导的应力,并开发一个校准算法.
- 进行了"点负荷"和"分布力"设置的实验.
主要成果:
- 通过CT成像验证了分析执行压力模型.
- 开发了一个校准算法,用于计算非线性.
- 在力感应方面实现了高精度,最大绝对误差为0.32N,力高达6N.
- 对于集中和分散的力量都表现出传感能力.
结论:
- 在SFAs中,不可压缩的流体可以作为一个双重用途的介质,用于执行和多轴力传感.
- 开发的基于压力的传感方法对于软机器人来说是准确和可靠的.
- 这种方法提高了软机器人的安全性,可控性和在物理交互中的自主性.
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