Entwurf und Analyse eines robusten, kostengünstigen, hochgradig artikulierten Manipulators, der durch das Jamming von granularen Medien ermöglicht wird

Hyper-redundante Manipulatoren können aufgrund der verteilten und sperrigen Aktuatoren, die typischerweise verwendet werden, um die erforderliche Präzision und Bewegungsfreiheit (DOFs) zu erreichen, empfindlich, teuer und in ihrer Flexibilität eingeschränkt sein. Hier wird ein Manipulator vorgeschlagen, der robust, kraftvoll, kostengünstig und hochgradig artikuliert ist, ohne traditionelle Aktuatoren an den Gelenken des Manipulators zu verwenden. Stattdessen wird eine lokale einstellbare Steifigkeit mit externen Spulermotoren und Spannkabeln gekoppelt, um komplexe Manipulator-Konfigurationen zu erreichen. Einstellbare Steifigkeit wird durch reversibles Jamming von granularen Medien erreicht, bei dem durch das Anlegen eines Vakuums an eingeschlossenen Körnern diese zwischen festartigen und flüssigkeitsartigen Zuständen wechseln. Experimentelle Studien wurden durchgeführt, um Körner mit hoher Festigkeit-zu-Gewichts-Performance zu identifizieren. Ein Prototyp des Manipulators wird mit Leistungsanalyse präsentiert, wobei der Schwerpunkt auf Geschwindigkeit, Stärke und Artikulation liegt. Dieses neuartige Design eines Manipulators – und die Verwendung von Jamming für robotische Anwendungen im Allgemeinen – könnte Anwendungen erheblich zugutekommen, wie z. B. menschlich sichere Robotik und Systeme, in denen Roboter eine hohe Flexibilität aufweisen müssen, um sich an ihre Umgebung anzupassen.