Electrostatic actuators provide a promising approach to creating soft robotic sheets, due to their flexible form factor, modular integration, and fast response speed. However, their control requires kilo-Volt signals and understanding of complex dynamics resulting from force interactions by on-board and environmental effects. In this work, we demonstrate an untethered planar five-actuator piezoelectric robot powered by batteries and on-board high-voltage circuitry, and controlled through a wireless link. The scalable fabrication approach is based on bonding different functional layers on top of each other (steel foil substrate, actuators, flexible electronics). The robot exhibits a range of controllable motions, including bidirectional crawling (up to ~0.6 cm/s), turning, and in-place rotation (at ~1 degree/s). High-speed videos and control experiments show that the richness of the motion results from the interaction of an asymmetric mass distribution in the robot and the associated dependence of the dynamics on the driving frequency of the piezoelectrics. The robot's speed can reach 6 cm/s with specific payload distribution.


翻译:电动动器为创建软机器人床提供了一种很有希望的方法,因为其形式系数灵活、模块集成和快速反应速度。然而,它们的控制需要千伏信号和对由机载和环境效应产生的力量相互作用产生的复杂动态的理解。在这项工作中,我们展示了由电池和机载高压电路驱动的、通过无线链接控制的、由电池和机载高压电路电动的未交热五振动电动机器人。可缩放的制造方法基于将顶部不同的功能层(软骨质基、活动器、弹性电子)连接起来。机器人展示了一系列可控动作,包括双向爬动(高达~0.6厘米/秒)、转动和即时旋转(高达~1度/秒)。高速视频和控制实验显示运动的丰富性是机器人不对称质量分布的相互作用的结果,以及电压驱动频率的相关动态依赖性。机器人的速度可以达到6厘米/秒,并配有特定的有效载器分布。

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