Soft robotic actuators are safe and adaptable devices with inherent compliance, which makes them attractive for manipulating delicate and complex objects. Researchers have integrated stiff materials into soft actuators to increase their force capacity and direct their deformation. However, these embedded materials have largely been pre-prescribed and static, which constrains the actuators to a predetermined range of motion. In this work, electroadhesive (EA) clutches integrated on a single-chamber soft pneumatic actuator (SPA) provide local programmable stiffness modulation to control the actuator deformation. We show that activating different clutch patterns inflates a silicone membrane into pyramidal, round, and plateau shapes. Curvatures from these shapes are combined during actuation to apply forces on both a 3.7 g and 820 g object along five different degrees of freedom (DoF). The actuator workspace is up to 12 mm for light objects. Clutch deactivation, which results in local elastomeric expansion, rapidly applies forces up to 3.2 N to an object resting on the surface and launches a 3.7 g object in controlled directions. The actuator also rotates a heavier, 820 g, object by 5 degrees and rapidly restores it to horizontal alignment after clutch deactivation. This actuator is fully powered by a 5 V battery, AA battery, DC-DC transformer, and 4.5 V (63 g) DC air pump. These results demonstrate a first step towards realizing a soft actuator with high DoF shape change that preserves the inherent benefits of pneumatic actuation while gaining the electrical controllability and strength of EA clutches. We envision such a system supplying human contact forces in the form of a low-profile sit-to-stand assistance device, bed-ridden patient manipulator, or other ergonomic mechanism. This technology was also demonstrated at ICRA 2022: https://www.youtube.com/watch?v=6Y6-iHWNi6s


翻译:软机器人驱动器是安全的、适应性的装置,具有内在的合规性,因此它们具有调控精密和复杂的物体的吸引力。研究人员将硬质材料整合到软驱动器中,以提高其功率,引导其变形。然而,这些嵌入材料基本上是预先设定的,静态的,将导动器限制在预定的运动范围。在这项工作中,将单声室软气动驱动器(EA)离心机(SPA)整合到一个单声室软气动驱动器(SPA)上,为控制动作器变形器变形提供本地可编程的硬性调节。我们显示,启动不同的离心机变形模式,将硅线成金字塔、圆形和高压形状。这些形状的曲线组合组合组合组合在动作期间将电动力同时将3.7g和8GFO值的电动力应用到五个不同的自由度(DoF)。电动器的电动工作空间在光电流变压中达到12毫米; 驱动器变形变形变形变形变形器变形器变形, 快速变形变形器变形器变形变形的电系统将电到第一个至电压的电压系统将电压到更变换电压。

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