Soft pneumatic actuators are used to steer soft growing "vine" robots while being flexible enough to undergo the tip eversion required for growth. In this study, we compared the performance of three types of pneumatic actuators in terms of their ability to perform eversion, quasi-static bending, dynamic motion, and force output: the pouch motor, the cylindrical pneumatic artificial muscle (cPAM), and the fabric pneumatic artificial muscle (fPAM). The pouch motor is advantageous for prototyping due to its simple manufacturing process. The cPAM exhibits superior bending behavior and produces the highest forces, while the fPAM actuates fastest and everts at the lowest pressure. We evaluated a range of dimensions for each actuator type. Larger actuators can produce more significant deformations and forces, but smaller actuators inflate faster and can evert at a lower pressure. Because vine robots are lightweight, the effect of gravity on the functionality of different actuators is minimal. We developed a new analytical model that predicts the pressure-to-bending behavior of vine robot actuators. Using the actuator results, we designed and demonstrated a 4.8 m long vine robot equipped with highly maneuverable 60x60 mm cPAMs in a three-dimensional obstacle course. The vine robot was able to move around sharp turns, travel through a passage smaller than its diameter, and lift itself against gravity.


翻译:软体气动执行器用于操控软体生长式“藤蔓”机器人,同时需保持足够柔性以承受生长所需的顶端外翻。本研究从外翻能力、准静态弯曲、动态运动及力输出四个方面,比较了三种气动执行器的性能:囊式电机、圆柱形气动人工肌肉(cPAM)及织物气动人工肌肉(fPAM)。囊式电机因制造工艺简单而利于原型开发;cPAM展现出更优的弯曲性能且输出力最大;fPAM响应速度最快且能在最低压力下实现外翻。我们评估了每种执行器的尺寸范围:较大执行器可产生更显著的形变与力输出,但较小执行器充气更快且外翻压力更低。由于藤蔓机器人自重轻,重力对不同执行器功能的影响可忽略。我们提出了一种新型解析模型,可预测藤蔓机器人执行器的压力-弯曲行为。基于执行器测试结果,我们设计并验证了一台配备高机动性60×60 mm cPAM的4.8米长藤蔓机器人,其在三维障碍赛道中可实现急转弯、穿越小于自身直径的通道及抵抗重力自主抬升。

0
下载
关闭预览

相关内容

官方網站: https://vine.co
FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
35+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2023年10月29日
Arxiv
21+阅读 · 2023年7月12日
VIP会员
最新内容
从采集到决策:美军视角下的战术情报范式重构
专知会员服务
1+阅读 · 今天2:42
《履带式无人地面战车技术发展现状》
专知会员服务
2+阅读 · 今天1:46
《无人机脆弱性利用:网络空间力量的新域》
专知会员服务
2+阅读 · 8月1日
美空军如何将人工智能从战场部署至后方机关
专知会员服务
11+阅读 · 7月31日
《史诗怒火行动:多域前瞻评估》49页报告
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
《英国防部:未来空战系统数字化战略》33页
专知会员服务
5+阅读 · 7月31日
《面向自主飞行网络的智能体人工智能架构》
专知会员服务
7+阅读 · 7月31日
相关资讯
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Hierarchical Imitation - Reinforcement Learning
CreateAMind
19+阅读 · 2018年5月25日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
47+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员