Soft and smart modular structures actuated by shape memory alloy (SMA) wires as tentacles of soft robots

模块化设计 机器人 形状记忆合金 软机器人 形状记忆合金* 执行机构 自重构模块化机器人 机械工程 弯曲 计算机科学 工程类 结构工程 模拟 移动机器人 人工智能 机器人控制 算法 操作系统
作者
Hu Jin,Erbao Dong,Min Xu,Chunshan Liu,Gürsel Alıcı,Jie Yang
出处
期刊:Smart Materials and Structures [IOP Publishing]
卷期号:25 (8): 085026-085026 被引量:128
标识
DOI:10.1088/0964-1726/25/8/085026
摘要

This paper introduces the design and fabrication of a multi-layered smart modular structure (SMS) that has been inspired by the muscular organs and modularity in soft animals. The SMS is capable of planar reciprocal motion of bending in heating process and recovering in cooling process when SMA wires carry out phase transformation. An adaptive regulation heating strategy is applied to avoid overheating and achieve bending range control of the SMS based on the resistance feedback of the SMA wires which as actuator of the SMS. The SMS can modular assemble soft robots with multiple morphologies such as lateral robots, bilateral robots and actinomorphic robots. A five-armed actinomorphic soft robot is conducted to crawling in terrestrial ground (max speed: 140 mm s−1, 0.7 body s−1), swimming in underwater environment (max speed: 67 mm s−1, 2.5 height s−1) and griping fragile objects (max object weight: 0.91 kg, 15 times the weight of itself). Those demonstrate that the performance of the SMS is good enough to be modular units to establish soft robots which possess a high speed of response, good adaptability and a safe interaction with their environments.
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