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Designing Fiber-Reinforced Soft Actuators for Planar Curvilinear Shape Matching

软机器人 执行机构 曲率 弯曲 平面的 机器人 机器人学 计算机科学 人工智能 变形(气象学) 机械工程 控制理论(社会学) 结构工程 工程类 几何学 材料科学 数学 计算机图形学(图像) 复合材料 控制(管理)
作者
Gaurav Singh,Girish Krishnan
出处
期刊:Soft robotics [Mary Ann Liebert, Inc.]
卷期号:7 (1): 109-121 被引量:56
标识
DOI:10.1089/soro.2018.0169
摘要

Fiber-reinforced soft pneumatic actuators can generate a wide variety of deformation behavior, making them popular in the field of soft robotics. Designing an actuator to meet a specified deformed shape is an important step toward the design of soft robots. We present a two-step methodology to design an actuator that matches a given planar curve on pressurization. In the first step, the curve is divided into a series of constant curvature (CC) segments that best approximate its shape. The second step involves designing a bending actuator by determining its fiber orientations for each CC segment. Further, this two-step method is extended to match two curves: a final deformed curve and an intermediate curve at a lower actuation pressure. On combining all the CC segments, the resulting actuator lies along a straight line unpressurized, and on pressurization deforms to trace the desired final curve through a preset intermediate curve. To demonstrate the method, we show different examples: an omega curve for an inchworm robot, an acronym SoRo for the Soft Robotics Journal, and a two-stage bending actuator.
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