Soft pneumatic actuators have seen applications in many soft robotic systems, and their pressure-driven nature presents unique challenges and opportunities for controlling their motion. In this work, we present a new concept: designing and controlling pneumatic actuators via end geometry. We demonstrate a novel actuator class, named the folded Pneumatic Artificial Muscle (foldPAM), which features a thin-filmed air pouch that is symmetrically folded on each side. Varying the folded portion of the actuator changes the end constraints and, hence, the force-strain relationships. We investigated this change experimentally by measuring the force-strain relationship of individual foldPAM units with various lengths and amounts of folding. In addition to static-geometry units, an actuated foldPAM device was designed to produce continuous, on-demand adjustment of the end geometry, enabling closed-loop position control while maintaining constant pressure. Experiments with the device indicate that geometry control allows access to different areas on the force-strain plane and that closed-loop geometry control can achieve errors within 0.5% of the actuation range.


翻译:软体气动动器在许多软机器人系统中都看到了应用,它们的压力驱动特性为控制其运动提供了独特的挑战和机遇。在这项工作中,我们提出了一个新概念:通过终端几何设计并控制气动动动器。我们展示了一个新的动画类,名为折叠的气动人工肌肉(folded Pentacial Musicle)(foldPAM),它具有一个薄膜的空气袋,每个侧侧侧面都对称叠叠。对动画折叠部分的变化改变了末端限制,从而改变了力-压力关系。我们通过测量不同长度和折叠量的单个折叠式PAM单元的力-strain关系,对这个变化进行了实验性调查。除了静态几何仪外,还设计了一个动动画式的折叠式PAM装置,以产生连续的、按需调整,使闭环位置位置能够控制,同时保持恒定压力。与装置的实验表明,几何测量控制允许进入对力- 平方平面的不同区域,而封闭几何测量控制可以在动作范围0.5 %内实现错误。

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