論文の概要: Elastomeric Strain Limitation for Design of Soft Pneumatic Actuators

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.02609v1
• Date: Fri, 03 Apr 2026 00:56:14 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-06 17:20:24.26136
• Title: Elastomeric Strain Limitation for Design of Soft Pneumatic Actuators
• Title（参考訳）: ソフト空気圧アクチュエータ設計のためのエラストマーひずみ制限
• Abstract要約: この論文は、ヒトの安全エラストマー・ソフト空気圧アクチュエータの設計、モデリング、およびひずみに基づく制御のための戦略を提示する。 電気粘着性 (EA) ひずみリミッタを用いて, 可変形状生成, 急速力印加, ターゲットインフレーショントラジェクトリについて検討した。 我々は,物質特性とエネルギー最小化に基づく理論モデルを,能動的学習と自動テストを用いて検証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Modern robots embody power and precision control. Yet, as robots undertake tasks that apply forces on humans, this power brings risk of injury. Soft robotic actuators use deformation to produce smooth, continuous motions and conform to delicate objects while imparting forces capable of safely pushing humans. This thesis presents strategies for the design, modeling, and strain-based control of human-safe elastomeric soft pneumatic actuators (SPA) for force generation, focusing on embodied mechanical response to simple pressure inputs. We investigate electroadhesive (EA) strain limiters for variable shape generation, rapid force application, and targeted inflation trajectories. We attach EA clutches to a concentrically strain-limited elastomeric membrane to alter the inflation trajectory and rapidly reorient the inflated shape. We expand the capabilities of EA for soft robots by encasing them in elastomeric sheaths and varying their activation in real time, demonstrating applications in variable trajectory inflation under identical pressure sweeps. We then address the problem of trajectory control in the presence of external forces by modeling the pressure-trajectory relationship for a concentrically strain-limited class of silicone actuators. We validate theoretical models based on material properties and energy minimization using active learning and automated testing. We apply our ensemble of neural networks for inverse membrane design, specifying quasi-static mass lift trajectories from a simple pressure sweep. Finally, we demonstrate the power of multiple pressure-linked actuators in a proof-of-concept mannequin leg lift.
• Abstract（参考訳）: 現代のロボットは、パワーと精密制御を具現化している。 しかし、ロボットが人間に力を与えるタスクを実行すると、このパワーは怪我のリスクをもたらす。 柔らかいロボットアクチュエータは変形を利用して滑らかで連続的な動きを作り、人間を安全に押す力を与えながら繊細な物体に適合する。 本論文は, 簡単な圧力入力に対する機械的応答の具体化に着目し, 人為的安全エラストマー式空気圧アクチュエータ(SPA)の設計, モデル化, およびひずみ制御のための戦略を提示する。 電気粘着性 (EA) ひずみリミッタを用いて, 可変形状生成, 急速力印加, ターゲットインフレーショントラジェクトリについて検討した。 EAクラッチを同心ひずみに制限されたエラストマー膜に取り付け、インフレーションの軌跡を変化させ、膨張した形状を迅速に再配向させる。 我々は,ソフトロボットにおけるEAの能力を,エラストマーシースに包み込み,その活性化をリアルタイムで変化させることにより拡張し,同じ圧力下での変動軌道インフレーションの応用を実証した。 次に, シリコンアクチュエータの同心ひずみに制限されたクラスに対する圧力-軌道関係をモデル化することにより, 外部力の存在下での軌道制御の問題に対処する。 我々は,物質特性とエネルギー最小化に基づく理論モデルを,能動的学習と自動テストを用いて検証する。 ニューラルネットワークのアンサンブルを逆膜設計に適用し、簡単な圧力掃除から準静圧質量上昇軌道を指定する。 最後に,複数の圧力リンクアクチュエータのパワーを,概念実証マネキン脚リフトで実証する。

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