可変剛性と適応形態を備えた自己再構成ソフト・リジッド移動エージェント
Self-Reconfigurable Soft-Rigid Mobile Agent with Variable Stiffness and Adaptive Morphology
フィールドメタルの溶融・固化により剛性と形状を切り替え、硬軟両状態の運動を統一的にモデル化して最適制御する移動ロボットを開発した。
著者: Luiza Labazanova, Shuang Peng, Liuming Qiu, Hoi-Yin Lee, Thrishantha Nanayakkara, David Navarro-Alarcon
分類: cs.RO
原文アブストラクト
In this paper, we propose a novel design of a hybrid mobile robot with controllable stiffness and deformable shape. Compared to conventional mobile agents, our system can switch between rigid and compliant phases by solidifying or melting Field's metal in its structure and, thus, alter its shape through the motion of its active components. In the soft state, the robot's main body can bend into circular arcs, which enables it to conform to surrounding curved objects. This variable geometry of the robot creates new motion modes which cannot be described by standard (i.e., fixed geometry) models. To this end, we develop a unified mathematical model that captures the differential kinematics of both rigid and soft states. An optimised control strategy is further proposed to select the most appropriate phase states and motion modes needed to reach a target pose-shape configuration. The performance of our new method is validated with numerical simulations and experiments conducted on a prototype system. The simulation source code is available at https://github.com/Louashka/2sr-agent-simulation.git}{GitHub repository.
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