Modular Volumetric Actuators Using Motorized Auxetics
Modular Volumetric Actuators Using Motorized Auxetics
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使用电动拉胀的模块化体积执行器
DOI：
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
D. Rus
中科院分区：
文献类型：
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作者：
J. Lipton;Lillian Chin;J. Miske;D. Rus
体积变化已成为机器人技术中的关键驱动方法。然而，需要流体流动或热过程来产生体积变化，这限制了这些执行器的耐用性、速度和效率。在本文中，我们开发了一种体积膨胀的新型机电执行器。通过将拉胀材料与伺服系统相结合，我们生产了一种可以模块化组成的简单的各向同性膨胀执行器。我们讨论了为我们的执行器选择合适的拉胀框架时的对称性考虑因素，最终选择了双层多面体拉胀设计。表征表明，单个执行器的半径可以扩展至原始尺寸的 119%，并产生 90N 的力，同时保持较小的封装和快速的扩展/收缩循环。最后，我们通过连接三个执行器来创建垂直管道爬行机器人，展示了执行器的模块化性。我们系统的小封装和快速循环时间凸显了这些机电体积执行器作为重要执行器模式的可行性。
Volume change has become a critical actuation method in robotics. However, the need for fluid flow or thermal processes to generate volume changes limits the durability, speed, and efficiency of these actuators. In this paper, we develop a new electromechanical actuator that volumetrically expands. By combining auxetic materials with a servo, we produce a simple isotropically expanding actuator that can be modularly composed. We discuss the symmetry considerations in selecting an appropriate auxetic framework for our actuator, eventually choosing a double-layered polyhedral auxetic design. Characterization shows that a single actuator can expand in radius to 119% of the original size and generate 90N of force, while maintaining a small package and a speedy expansion / contraction cycle. Finally, we demonstrate the modularity of our actuators by linking three actuators to create a vertical tube-crawling robot. The small package and fast cycle time of our system highlight how viable these electromechanical volumetric actuators can be as an important actuator modality.