論文の概要: A Reconfigurable Pneumatic Joint Enabling Localized Selective Stiffening and Shape Locking in Vine-Inspired Robots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.15907v1
- Date: Fri, 17 Apr 2026 10:04:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-04-20 22:00:19.872141
- Title: A Reconfigurable Pneumatic Joint Enabling Localized Selective Stiffening and Shape Locking in Vine-Inspired Robots
- Title（参考訳）: Vineにインスパイアされたロボットにおける局所的選択スニッフィングと形状ロックの再構成可能な空気圧ジョイント
- Authors: Ayodele James Oyejide, Ustaz A. Yaqub, Samir Erturk, Eray A. Baran, Fabio Stroppa,
- Abstract要約: Vineにインスパイアされたロボットは、先端の伸縮によって大きなワークスペースをカバーし、閉じ込められたり散らかったりした環境で安全なナビゲーションを可能にする。
本研究では, 連続的な成長を損なうことなく, ロボット体に沿って, 離散的, 圧力可変な剛性を導入する, 再構成可能な空気圧ジョイントアーキテクチャを提案する。
我々は、RPJを腱駆動の操舵によるソフト成長ロボットに統合し、空中エバーションのためのコンパクトなベースステーションを開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1437512265005543
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Vine-inspired robots achieve large workspace coverage through tip eversion, enabling safe navigation in confined and cluttered environments. However, their deployment in free space is fundamentally limited by low axial stiffness, poor load-bearing capacity, and the inability to retain shape during and after steering. In this work, we propose a reconfigurable pneumatic joint (RPJ) architecture that introduces discrete, pressure-tunable stiffness along the robot body without compromising continuous growth. Each RPJ module comprises symmetrically distributed pneumatic chambers that locally increase bending stiffness when pressurized, enabling decoupling between global compliance and localized rigidity. We integrate the RPJs into a soft growing robot with tendon-driven steering and develop a compact base station for mid-air eversion. System characterization and experimental validation demonstrate moderate pressure requirements for eversion, as well as comparable localized stiffening and steering performance to layer-jamming mechanisms. Demonstrations further show that the proposed robot achieves improved shape retention during bending, reduced gravitational deflection under load, cascading retraction, and reliable payload transport up to 202 g in free space. The RPJ mechanism establishes a practical pathway toward structurally adaptive vine robots for manipulation-oriented tasks such as object sorting and adaptive exploration in unconstrained environments.
- Abstract（参考訳）: Vineにインスパイアされたロボットは、先端の伸縮によって大きなワークスペースをカバーし、閉じ込められたり散らかったりした環境で安全なナビゲーションを可能にする。
しかし, 自由空間への展開は, 低軸方向の剛性, 耐荷重能力の低下, ステアリング前後の形状維持の困難など, 基本的に制限されている。
本研究では, 連続的な成長を損なうことなく, ロボットの体に離散的, 圧力調整可能な剛性を導入する, 再構成可能な空気圧ジョイント (RPJ) アーキテクチャを提案する。
各RPJモジュールは、加圧時の曲げ剛性を局所的に増加させ、大域的コンプライアンスと局所的剛性との疎結合を可能にする対称分散空気室からなる。
我々は、RPJを腱駆動の操舵によるソフト成長ロボットに統合し、空中エバーションのためのコンパクトなベースステーションを開発する。
システムのキャラクタリゼーションと実験的検証は、エバーションの適度な圧力条件と、層ジャミング機構に匹敵する局所強化およびステアリング性能を示す。
さらに, 提案するロボットは, 曲げ時の形状保持性の向上, 荷重下での重力偏向低減, カスケードリトラクション, および自由空間における202gまでの信頼性のあるペイロード輸送を実現していることを示す。
RPJ機構は、制約のない環境下でのオブジェクトソートや適応探索などの操作指向タスクのための構造適応型ブドウ栽培ロボットへの実践的な経路を確立する。
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