論文の概要: A Novel Robotic Variable Stiffness Mechanism Based on Helically Wound Structured Electrostatic Layer Jamming
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.21534v1
- Date: Thu, 25 Dec 2025 07:05:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.518393
- Title: A Novel Robotic Variable Stiffness Mechanism Based on Helically Wound Structured Electrostatic Layer Jamming
- Title（参考訳）: Helically Wound Structured Electrostatic Layer Jammingに基づく新しいロボット可変剛性機構
- Authors: Congrui Bai, Zhenting Du, Weibang Bai,
- Abstract要約: 本稿では,HWS-ELJ(Helically Wound Structured Electrostatic Layer Jamming)と呼ばれる新しい可変剛性機構を提案する。
提案法は静電気アトラクションを用いて層間摩擦を増強し, 相対的すべりを抑制し, 調整可能な剛性を実現する。
HWS-ELJを統合したロボットフィンガー試作機を開発し, 電圧駆動型剛性変調を実証し, 提案した可変剛性機構の有効性を確認した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1979851857700952
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: This paper introduces a novel variable stiffness mechanism termed Helically Wound Structured Electrostatic Layer Jamming (HWS-ELJ) and systematically investigates its potential applications in variable stiffness robotic finger design. The proposed method utilizes electrostatic attraction to enhance interlayer friction, thereby suppressing relative sliding and enabling tunable stiffness. Compared with conventional planar ELJ, the helical configuration of HWS-ELJ provides exponentially increasing stiffness adjustment with winding angle, achieving significantly greater stiffness enhancement for the same electrode contact area while reducing the required footprint under equivalent stiffness conditions. Considering the practical advantage of voltage-based control, a series of experimental tests under different initial force conditions were conducted to evaluate the stiffness modulation characteristics of HWS-ELJ. The results demonstrated its rational design and efficacy, with outcomes following the deduced theoretical trends. Furthermore, a robotic finger prototype integrating HWS-ELJ was developed, demonstrating voltage-driven stiffness modulation and confirming the feasibility of the proposed robotic variable stiffness mechanism.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,HWS-ELJ(Helically Wound Structured Electrostatic Layer Jamming)と呼ばれる新しい可変剛性機構を導入し,可変剛性ロボット指の設計におけるその可能性について体系的に検討する。
提案法は静電気アトラクションを用いて層間摩擦を増強し, 相対的すべりを抑制し, 調整可能な剛性を実現する。
従来の平面ELJと比較して、HWS-ELJのヘリカルな構成は、巻線角度による強靭性調整を指数関数的に増加させ、同じ電極接触面積に対して、同等の剛性条件下で必要なフットプリントを低減しつつ、大幅に大きな剛性向上を実現する。
電圧制御の実用的利点を考慮し, HWS-ELJの剛性変調特性を評価するために, 異なる初期力条件下での一連の実験を行った。
その結果, 合理的な設計と有効性を示し, 推算された理論的傾向の後に結果が得られた。
さらに, HWS-ELJを統合したロボット指の試作機を開発し, 電圧駆動型剛性変調を実証し, 提案した可変剛性機構の有効性を確認した。
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