Soft robotic manipulators are attractive for a range of applications such as medical interventions or industrial inspections in confined environments. A myriad of soft robotic manipulators have been proposed in the literature, but their designs tend to be relatively similar, and generally offer a relatively low force. This limits the payload they can carry and therefore their usability. A comparison of force of the different designs is not available under a common framework, and designs present different diameters and features that make them hard to compare. In this paper, we present the design of a soft robotic manipulator that is optimised to maximise its force while respecting typical application constraints such as size, workspace, payload capability, and maximum pressure. The design presented here has the advantage that it morphs to an optimal design as it is pressurised to move in different directions, and this leads to higher lateral force. The robot is designed using a set of principles and thus can be adapted to other applications. We also present a non-dimensional analysis for soft robotic manipulators, and we apply it to compare the performance of the design proposed here with other designs in the literature. We show that our design has a higher force than other designs in the same category. Experimental results confirm the higher force of our proposed design.


翻译:软机器人操纵器对一系列应用具有吸引力,例如医疗干预或工业在封闭环境中的工业检查。文献中提出了许多软机器人操纵器,但它们的设计往往相对相似,而且一般提供相对较低的力力。这限制了它们能够携带的有效载荷,因此也限制了它们的可用性。在一个共同的框架下,无法对不同设计的力量进行比较,其设计具有不同的直径和特点,使得它们难以比较。在本文件中,我们介绍了软机器人操纵器的设计,这种设计最优化地使其力量最大化,同时尊重其典型的应用限制,例如大小、工作空间、有效载荷能力和最大压力。这里提出的设计具有优势,它会形成一种最佳的设计,因为其压力会在不同方向移动,从而导致更高的横向力。机器人的设计是使用一套原则设计的,因此可以与其他应用相适应。我们还对软机器人操纵器进行了非维度分析,我们用它来将此处提议的设计性能与文献中的其他设计作比较。我们所展示的设计力比其他设计高。我们证明我们提出的设计在同一个类别中具有更高的设计力。

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