Recensione: “Modello cinematico guidato dai dati di attuatori di flessione PneuNets per compiti di presa morbida”.
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La robotica morbida è un campo di tendenza della robotica che si occupa della progettazione di robot che utilizzano materiali compatibili che imitano il comportamento degli organismi biologici. I muscoli artificiali pneumatici sono un tipo di attuatori morbidi che hanno guadagnato una notevole attenzione grazie alla loro struttura semplice, al basso costo e all’elevato rapporto potenza-peso. In questo articolo, esaminiamo un documento intitolato “Modello cinematico guidato dai dati di attuatori di flessione PneuNets per compiti di presa morbida”. di Ciprian Lapusan, Olimpiu Hancu e Ciprian Rad, in cui gli autori propongono un modello cinematico guidato dai dati per stimare la forma e il livello di apertura di una pinza morbida PneuNets in relazione al segnale di pressione applicato.
Introduzione
L’articolo inizia introducendo il concetto di robotica morbida e le potenziali applicazioni degli attuatori di flessione PneuNets in compiti di presa morbida. Gli autori evidenziano le sfide associate al controllo della forma e della posizione di questi attuatori morbidi a causa del loro comportamento non lineare e della mancanza di modelli accurati. Una sfida nell’utilizzo degli attuatori di flessione PneuNets è la modellazione accurata del loro comportamento. Per controllare il movimento di un attuatore di flessione PneuNets, è necessario comprendere con precisione il comportamento dell’attuatore quando è sottoposto a diversi livelli di pressione. Ciò è particolarmente importante quando si utilizzano gli attuatori di flessione PneuNets in compiti di presa morbida, dove la forma dell’attuatore influisce direttamente sulla capacità della pinza di afferrare un oggetto.
Per affrontare questa sfida, un gruppo di ricercatori ha proposto un modello cinematico guidato dai dati degli attuatori di flessione PneuNets per compiti di soft grasping. Questo modello utilizza una serie di funzioni di approssimazione derivate dai dati sperimentali e un meccanismo seriale equivalente per stimare il comportamento a flessione libera di un attuatore PneuNets in base al segnale di pressione applicato.
Il modello proposto offre diversi vantaggi rispetto ai metodi precedenti per la modellazione degli attuatori di flessione PneuNets. Ad esempio, fornisce una stima in tempo reale della forma e del livello di apertura di una pinza morbida PneuNets. Ciò lo rende adatto all’implementazione in applicazioni in tempo reale che prevedono la pianificazione della presa morbida e il riconoscimento dimensionale di oggetti fragili con dimensioni e forme diverse.
Inoltre, il modello proposto è applicabile agli algoritmi di controllo della flessione sensorless/autosensing degli attuatori PneuNets. Questo è importante perché consente un controllo più preciso e accurato del movimento dell’attuatore, che a sua volta consente un controllo più preciso e accurato della pinza.
I ricercatori hanno testato il loro modello su un attuatore PneuNets commerciale con altezza della camera decrescente, prodotto da noi, SoftGripping. Il modello è stato convalidato attraverso una serie di esperimenti, in cui la forma e gli spostamenti elementari sono stati misurati con una tecnica di elaborazione digitale delle immagini. I dati sperimentali e quelli stimati dal modello DAK sono stati rispettivamente confrontati e analizzati.
Nel complesso, il modello cinematico proposto, basato sui dati, degli attuatori di flessione PneuNets per compiti di soft grasping rappresenta un significativo progresso nel campo della soft robotics. Fornendo una stima in tempo reale della forma e del livello di apertura di una pinza morbida PneuNets, questo modello ha il potenziale per consentire un controllo più preciso e accurato delle pinze morbide in una varietà di applicazioni.
Gli autori discutono brevemente i metodi esistenti per la modellazione del comportamento dei muscoli artificiali pneumatici, tra cui modelli analitici, modelli numerici e modelli empirici. Essi evidenziano i limiti di questi approcci e la necessità di modelli più accurati e affidabili.
Gli autori propongono un nuovo modello cinematico di approssimazione guidato dai dati (DAK) per stimare la forma e il livello di apertura di una pinza morbida PneuNets in relazione al segnale di pressione applicato. Il modello DAK stima il comportamento a flessione libera di un attuatore PneuNets (dito di una pinza morbida) sulla base di un insieme di funzioni di approssimazione derivate da dati sperimentali e di un meccanismo seriale equivalente che imita la forma dell’attuatore. Il modello è stato testato per un attuatore PneuNets commerciale con altezza della camera decrescente, prodotto dalla nostra azienda, SoftGripping.
Convalida sperimentale
Gli autori hanno condotto esperimenti per convalidare il modello DAK proposto. La forma e gli spostamenti elementari sono stati misurati con una tecnica di elaborazione digitale delle immagini. I dati sperimentali e quelli stimati dal modello DAK sono stati rispettivamente confrontati e analizzati. I risultati hanno dimostrato che il modello DAK proposto ha un’elevata accuratezza e può stimare la forma e il livello di apertura della pinza morbida PneuNets in applicazioni in tempo reale che prevedono la pianificazione della presa morbida e il riconoscimento delle dimensioni di oggetti fragili con dimensioni e forme diverse.
Gli autori hanno confrontato il modello DAK proposto con i metodi esistenti per la modellazione del comportamento dei muscoli artificiali pneumatici, tra cui modelli analitici, modelli numerici e modelli empirici. I risultati hanno dimostrato che il modello DAK supera gli altri metodi in termini di accuratezza, tempo di calcolo e fattibilità per applicazioni in tempo reale.
In conclusione, gli autori propongono un nuovo modello cinematico guidato dai dati per stimare la forma e il livello di apertura di una pinza morbida PneuNets in relazione al segnale di pressione applicato. Il modello DAK proposto ha un’elevata accuratezza, un basso tempo di calcolo ed è adatto ad applicazioni in tempo reale che prevedono la pianificazione della presa morbida e il riconoscimento delle dimensioni di oggetti fragili con dimensioni e forme diverse. I risultati sperimentali convalidano l’efficacia del modello proposto, che supera i metodi esistenti per la modellazione del comportamento dei muscoli artificiali pneumatici.
A proposito, questo documento utilizza un attuatore SoftGripping del nostro negozio:
FAQ
1. Che cos'è la robotica morbida?
La robotica morbida è un campo emergente che si occupa di progettare robot utilizzando materiali compatti che imitano il comportamento degli organismi biologici.
2. Cosa sono gli attuatori di flessione PneuNets?
Gli attuatori di flessione PneuNets sono un tipo di attuatori morbidi che hanno ottenuto una notevole attenzione grazie alla loro struttura semplice, al basso costo e all’elevato rapporto potenza/peso. Sono costituiti da un tubo di elastomero morbido che viene gonfiato con aria compressa, facendo sì che il tubo si pieghi e generi movimento. Gli attuatori di flessione PneuNets hanno il potenziale per essere utilizzati in una varietà di applicazioni, tra cui la robotica morbida, i dispositivi indossabili e l’ingegneria biomedica.
La robotica ad alta velocità si riferisce all’uso di robot per eseguire compiti che richiedono alta velocità e precisione. Tra gli esempi vi sono le attività in catena di montaggio o le operazioni di pick-and-place.
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Sull'autore
Alexey Stepanyuk
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