Voxel-based structures provide a modular, mechanically flexible periodic lattice which can be used as a soft robot through internal deformations. To engage these structures for robotic tasks, we use a finite element method to characterize the motion caused by deforming single degrees of freedom and develop a reduced kinematic model. We find that node translations propagate periodically along geometric planes within the lattice, and briefly show that translational modes dominate the energy usage of the actuators. The resulting kinematic model frames the structural deformations in terms of user-defined control and end effector nodes, which further reduces the model size. The derived Planes of Motion (POM) model can be equivalently used for forward and inverse kinematics, as demonstrated by the design of a tripod stable gait for a locomotive voxel robot and validation of the quasi-static model through physical experiments.


翻译:Voxel 基于Voxel 的结构提供了一个模块、机械灵活周期结构,可以通过内部变形作为软机器人使用。为了使用这些结构来进行机器人任务,我们使用一个有限元素方法来描述因改变单一自由度而引发的动作,并开发一个减少运动模式。我们发现节点翻译在阵列内沿几何平面定期传播,并简要显示翻译模式支配了动画机的能源使用。由此产生的动能模型在用户定义控制和终端效果节点方面为结构变形设置了框架,进一步缩小了模型的大小。衍生的动力(POM)模型可以等同地用于前向和反向运动模型,例如设计了一台旋转式转毒机器人的三角稳定轨迹和通过物理实验验证准静态模型。

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