We propose a novel multi-section cable-driven soft robotic arm inspired by octopus tentacles along with a new modeling approach. Each section of the modular manipulator is made of a soft tubing backbone, a soft silicon arm body, and two rigid endcaps, which connect adjacent sections and decouple the actuation cables of different sections. The soft robotic arm is made with casting after the rigid endcaps are 3D-printed, achieving low-cost and convenient fabrication. To capture the nonlinear effect of cables pushing into the soft silicon arm body, which results from the absence of intermediate rigid cable guides for higher compliance, an analytical static model is developed to capture the relationship between the bending curvature and the cable lengths. The proposed model shows superior prediction performance in experiments over that of a baseline model, especially under large bending conditions. Based on the nonlinear static model, a kinematic model of a multi-section arm is further developed and used to derive a motion planning algorithm. Experiments show that the proposed soft arm has high flexibility and a large workspace, and the tracking errors under the algorithm based on the proposed modeling approach are up to 52$\%$ smaller than those with the algorithm derived from the baseline model. The presented modeling approach is expected to be applicable to a broad range of soft cable-driven actuators and manipulators.


翻译:我们受章鱼触手启发提出了一种新型多段缆索驱动软体机械臂及其建模方法。该模块化机械臂的每个分段由软管骨架、软硅胶臂体及两个刚性端盖构成,其中端盖用于连接相邻分段并解耦不同分段的驱动缆索。通过3D打印刚性端盖并进行浇铸成型,实现了低成本且便捷的制造工艺。针对因取消中间刚性缆索导向结构以提高柔顺性而导致的缆索压入软硅胶臂体的非线性效应,本文建立了解析静力模型以表征弯曲曲率与缆索长度之间的关系。实验表明,相较于基线模型,所提模型在预测性能上展现出显著优势——尤其在大弯曲工况下表现更为突出。基于该非线性静力模型,进一步建立了多段机械臂的运动学模型并推导出运动规划算法。实验结果表明,所提出的软体机械臂具有高灵活性和大工作空间,基于本文建模方法的算法跟踪误差相比基线模型算法最高降低52%。所提出的建模方法预期可广泛应用于各类软体缆索驱动执行器与机械臂系统。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+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
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
0+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 · 2024年6月25日
Arxiv
0+阅读 · 2024年6月24日
VIP会员
最新内容
【NTU博士论文】3D人体动作生成
专知会员服务
1+阅读 · 今天14:48
以色列军事技术对美国军力发展的持续性赋能
专知会员服务
7+阅读 · 今天8:46
《深度强化学习在兵棋推演中的应用》40页报告
专知会员服务
9+阅读 · 今天5:37
《多域作战面临复杂现实》
专知会员服务
7+阅读 · 今天5:35
《印度的多域作战:条令与能力发展》报告
专知会员服务
3+阅读 · 今天5:24
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
meta learning 17年:MAML SNAIL
CreateAMind
11+阅读 · 2019年1月2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
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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
4+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
0+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