Rapid and versatile object manipulation in air is an open challenge. An energy-efficient and adaptive soft gripper combined with an agile aerial vehicle could revolutionize aerial robotic manipulation in areas such as warehousing. This paper presents a bio-inspired gripper powered by hydraulically amplified electrostatic actuators mounted to a quadcopter that can interact safely and naturally with its environment. Our gripping concept is motivated by an eagle's talon. Our custom multi-actuator type is inspired by a previous scorpion tail design (consisting of a base electrode and pouches stacked adjacently) and spider-inspired joints (classic pouch motors with a flexible hinge layer). A fusion of these two concepts realizes a higher force output than single-actuator types under considerable deflections of up to 25{\deg}. By adding a sandwich hinge layer structure to the classic pouch motor concept we improve the overall robustness of the gripper. We show, for the first time, that soft manipulation in air is possible using electrostatic actuation. This study demonstrates the high potential of untethered hydraulically amplified actuators for the future of robotic manipulation. Our lightweight and bio-inspired system opens up the use of hydraulic electrostatic actuators in aerial mobile systems.


翻译:空气中快速和多功能的物体操纵是一个公开的挑战。 一个节能和适应性强的软控制器,加上一个灵活的飞行器,可以使仓储等领域的空中机器人操纵发生革命性的变化。 本文展示了一个由液压放大电动驱动器驱动的生物驱动器,该电动驱动器安装在一个可安全、自然地与环境互动的四角形机上。 我们的控制概念是由鹰爪驱动的。 我们的定制多动能型由先前的蝎尾设计(由基电极和紧靠堆积的邮袋组成)和蜘蛛感动联合(具有灵活链杆的经典邮袋发动机)所启发的。 这两种概念的结合使得比单一电动动动动器型的动力更大, 其安装在高达25 秒的显著偏差下。 通过在经典的邮袋发动机概念中添加一个夹层结构,我们就能提高控制器的总体稳健性。 我们第一次显示, 空气中的软操纵是可能的, 使用电压动作。 这项研究显示, 在未来, 将生物放大的液压压高度的机智能智能操作系统中, 将可不受电压驱动。

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