Electrically driven soft robots enable small and light bodies, as well as environmental compatibility, various locomotion, and safe operation. In particular, electrostatic actuators (for example, piezoelectric actuators) are fast responded. However, scalable ways for seamless integration and untethered operation remain unclear. In addition, soft body nature modeling, including environmental interactions, is a long-standing challenge. Furthermore, more locomotion mechanisms need to be explored. In this paper, we have designed, modeled, and demonstrated a soft robot that, for the first time, starts to address all these questions. It has a linear array of five actuators in a planar structure, opening doors for integration and free operation. A new inchworm-inspired crawling motion mechanism was designed and validated by relying on posture self-adjustment. The first analytical soft body model including piezoelectricity, gravity, and ground interactions that well explain robot locomotion was developed and validated by experiments. We demonstrated the robot's forward and backward motion and explored the effects of payload and driving speed: 1.2 mm movement per cycle and up to 200 g payload (16x body weight) can be carried while moving. This work paves the way for fast-responding robots in complicated unknown environments.


翻译:由电子驱动的软机器人能够使小型和轻型机体,以及环境兼容性、各种运动动作和安全操作。 特别是, 静电动器( 例如, 电动器)反应迅速。 然而, 无缝整合和不交错操作的可伸缩的方法仍然不明确。 此外, 软体性模型, 包括环境相互作用, 是一个长期的挑战。 此外, 需要探索更多的移动机制。 在本文中, 我们设计、 建模和演示了一个软体机器人, 首次开始解决所有这些问题。 它在平板结构中拥有由5个电动器组成的线性阵列, 为集成和自由操作打开门。 一种由微虫驱动的新的爬行运动机制是依靠姿态自我调整设计和验证的。 第一个分析体型软体模型, 包括派电、 重力, 和地面互动, 通过实验来充分解释机器人的振动。 我们展示了机器人的前向和后向运动, 并探索了有效载和驱动速度的效果: 1.2毫米的周期运动和高达200 ggm 的机器人快速行走动过程。

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