With soft robotics being increasingly employed in settings demanding high and controlled contact forces, recent research has demonstrated the use of soft robots to estimate or intrinsically sense forces without requiring external sensing mechanisms. Whilst this has mainly been shown in tendon-based continuum manipulators or deformable robots comprising of push-pull rod actuation, fluid drives still pose great challenges due to high actuation variability and nonlinear mechanical system responses. In this work we investigate the capabilities of a hydraulic, parallel soft robot to intrinsically sense and subsequently control contact forces. A comprehensive algorithm is derived for static, quasi-static and dynamic force sensing which relies on fluid volume and pressure information of the system. The algorithm is validated for a single degree-of-freedom soft fluidic actuator. Results indicate that axial forces acting on a single actuator can be estimated with an accuracy of 0.56 +- 0.66N within the validated range of 0 to 6N in a quasi-static configuration. The force sensing methodology is applied to force control in a single actuator as well as the coupled parallel robot. It can be seen that forces are accurately controllable for both systems, with the capability of controlling directional contact forces in case of the multi degree-of-freedom parallel soft robot.


翻译:随着软机器人越来越多地用于需要高控接触力的环境下,最近的研究表明,使用软机器人来估计或内在感应力量而不需要外部感测机制。虽然这主要表现在以偏向为基础的连续连续操控器或由推拉拉杆振动组成的变形机器人中,液体驱动器仍构成巨大挑战,因为高振动变异和非线性机械系统反应。在这项工作中,我们调查了液压、平行软机器人的能力,以内在感应和随后控制接触力。根据系统流体量和压力信息,为静态、准静态和动态的威力感测得出了一种综合算法。算法被验证为单一程度自由软流动动作器。结果显示,在一种准静态配置中,在0.56+-0.66N的验证范围内,对单动动动动动力仍可精确地估计出0.56+-0.66N。在一种准静态配置中,力感测方法用于在单一动作控控控控控控器器器和同时制动的机器人。可以看到,两种系统都可精确控制多度,软性接触力。

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