Electronics-Free Logic Circuits for Localized Feedback Control of Multi-Actuator Soft Robots
Electronics-Free Logic Circuits for Localized Feedback Control of Multi-Actuator Soft Robots
复制标题
用于多执行器软机器人局部反馈控制的无电子逻辑电路
DOI：
10.1109/lra.2020.2982866
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发表时间：
2020
影响因子：
5.2
通讯作者：
Perez-Arancibia, Nestor O.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xu, Ke;Perez-Arancibia, Nestor O.
只有当自主操作所需的控制器可以完全使用软组件实现时，才能实现创建能够执行复杂任务的完全软机器人的愿景。尽管最近在用于机械信号处理的顺应性流体电路方面取得了进展，但该技术用于软机器人控制的适用性受到复杂的制造和调谐过程以及对诸如时钟和数字参考等外部信号的需求的限制。我们提出了一种方法来开发气动软机器人，其中多个致动器之间的协调相互作用，使用控制器上实现的组件分布式嵌入在系统的软结构。在这种方法中，引入了二进制和多值致动器逻辑状态的概念。以这种方式，使用新类型的软阀建立的致动器的模拟状态之间的物理局部动态耦合可以被认为是作用于致动器状态的离散表示的基于逻辑门的映射。因此，数字逻辑设计的技术可以应用于导出智能地协调致动器响应的振荡模式的局部化机械耦合的架构。为了控制器调整的目的，设想软阀，使得它们的主要物理参数可以通过相应结构元件的简单几何变化从机器人的外部进行调整。为了证明所提出的方法，我们提出了一个六状态移动软机器人的发展。
The vision of creating entirely-soft robots capable of performing complex tasks will be accomplished only when the controllers required for autonomous operation can be fully implemented using soft components. Despite recent advances in compliant fluidic circuitry for mechanical signal processing, the applicability of this technology for soft robot control has been limited by complicated fabrication and tuning processes, and also the need for external signals such as clocks and digital references. We propose a method to develop pneumatic soft robots in which coordinated interactions between multiple actuators are performed using controllers implemented on components distributively embedded in the soft structures of the system. In this approach, the notions of binary and multi-valued actuator logic states are introduced. In this way, the physical local dynamical couplings between the analog states of the actuators, established using soft valves of a new type, can be thought of as logic-gate-based mappings acting on discretized representations of the actuator states. Consequently, techniques for digital logic design can be applied to derive the architectures of the localized mechanical couplings that intelligently coordinate the oscillation patterns of the actuator responses. For the purposes of controller tuning, the soft valves are conceived so that their main physical parameters can be adjusted from the exterior of the robot through simple geometrical changes of the corresponding structural elements. To demonstrate the proposed approach, we present the development of a six-state locomoting soft robot.
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Burns MA
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DOI：
10.1109/robosoft.2019.8722820
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期刊：
--
影响因子：
--
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