機(jī)器人課件chapter3章節(jié)課件VIP

Chapter3

ActuationofRobots

Popcornkernelsareanatural,edible,andinexpensivematerialthathasthepotentialtorapidlyexpandwithhighforceuponapplicationofheat.Althoughthistransitionisirreversible,itcarriespotentialforseveralroboticapplications.Askernelscanchangefromregularto(larger)irregularshapes,weexaminethechangeininter-granularfrictionandproposetheiruseasgranularfluidsinjammingactuators,withouttheneedforavacuumpump.TextA玉米粒是一種天然的、可食用的、價(jià)格低廉的材料，在受熱時(shí)具有迅速膨脹的潛力。盡管這種轉(zhuǎn)變是不可逆轉(zhuǎn)的，但它具有應(yīng)用于多種機(jī)器人的潛力。由于顆?？梢杂梢?guī)則形狀變?yōu)椋ㄝ^大的）不規(guī)則形狀，因此我們研究了顆粒間摩擦力的變化，并提出將顆粒流體用于干擾執(zhí)行器，而不需要真空泵。Peopletossaroundtheword“novel”fairlyofteninroboticspapers,butthisrighthereisthedefinitionofanovelmechanism,anditmightbeoneofthemostcreativeideasI’veseenpresentedataroboticsconferenceinalongtime.Thisisnottosaythatpopcornisgoingtocompletelytransformroboticactuationoranything,butit’sweirdenoughthatitmightplausiblyendupinsomeuseful(ifveryspecific)roboticapplications.人們經(jīng)常在機(jī)器人學(xué)的論文中提到“新奇”這個(gè)詞，這是一個(gè)對新機(jī)制的定義，而且這可能是我很久以來在機(jī)器人學(xué)會(huì)議上看到的最有創(chuàng)意的想法之一。這并不是說爆米花將完全改變機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)或改變?nèi)魏螙|西，但這已經(jīng)非常不可思議，爆米花可能會(huì)應(yīng)用到一些有用（如果非常具體）的機(jī)器人應(yīng)用程序。Whyusepopcorntopoweranactuator?Youcanthinkofun-poppedkernelsofpopcornaslittlenuggetsofstoredmechanicalenergy,andthatenergycanbeunleashedandtransformedintoforceandmotionwhenthekernelisheated.Thisisaveryusefulproperty,evenifit’ssomethingthatyoucanonlydoonce,andthefactthatpopcornissupercheapandnotonlybiodegradablebutalsoediblearejustbonuses.為什么要用爆米花驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器?你可以把未爆的玉米粒想象成小塊儲(chǔ)存的機(jī)械能，當(dāng)玉米粒被加熱時(shí)，這些能量可以被釋放并轉(zhuǎn)化為力和運(yùn)動(dòng)。這是一個(gè)非常有用的特性，即使這是你只能做一次事情，而且爆米花超級(jí)便宜，不僅可以生物降解，而且可以食用，這只是額外的好處。The“pop”inpopcornhappenswhenenoughheatisappliedtovaporizethemoistureinsidethekernel.Over900kPa1ofinternalpressurecausestheyummygooinsideofthekerneltoexplodeoutthroughtheshell,expand,andthendry.Relativetothesizeoftheoriginalkernel,thevolumeofapoppedpieceofpopcornhasincreasedbyafactorofatleastfive,althoughitcanbemuchmore,dependingonthewaythekernelwasheated.Becauseofthisvariability,thefirststepinthisresearchwastoproperlycharacterizethepopcorn,andtodothistheresearcherspickedupsomeAmishCountrybrandpopcorn(chosenforlackofadditivesorpostharvesttreatment)inwhite,mediumyellow,andextrasmallwhite.Theyheatedeachtypeusinghotoil,hotair,microwaves,anddirectheatingwithanichromeresistancewire2.Theextrasmallwhitekernels,whichwerethecheapestatUS$4.80perkilogram,alsoaveragedthehighestexpansionratio,explodingto15.7timestheiroriginalsizewhenpoppedinamicrowave.當(dāng)足夠的熱量使玉米粒內(nèi)部的水分蒸發(fā)時(shí)，玉米粒就會(huì)爆開。超過900千帕的內(nèi)部壓力會(huì)導(dǎo)致內(nèi)核內(nèi)部的美味粘稠物通過外殼爆炸，膨脹，然后變干。相對于原始玉米粒的大小，其體積至少增加了5倍，不過根據(jù)玉米粒的加熱方式，爆米花的體積會(huì)增加很多。由于這種變化，研究的第一步是正確描述爆米花，研究人員選擇了一些白色、中黃色，還有特別小的白色的阿米什鄉(xiāng)村品牌爆米花（選擇無添加劑或采取后處理）。他們用熱油、熱空氣、微波和鎳鉻電阻絲直接加熱每一類。這種超小的白色玉米粒最便宜，每千克4.80美元，平均膨脹率也最高，在微波爐中爆開時(shí)，膨脹率是原來的15.7倍。Here’swhattheresearcherssuggestthatpopcornmightbeusefulforinaroboticscontext:Jammingactuator.“Jamming”actuatorsarecompliantactuatorsfullofagranularfluid(coffeegrounds,forexample)thatwillbindagainstitselfandturnrigidwhencompressed,mostoftenbyapplyingavacuum.Ifyouusepopcornkernelsasyourgranularfluid,poppingthemwillturntheactuatorrigid.It’sirreversible,buteffective:Inoneexperiment,theresearcherswereabletouseajammingactuatorfilledwith36kernelsofpopcorntolifta100-gramweightasitpopped.以下是研究人員提出的爆米花在機(jī)器人領(lǐng)域可能有用的觀點(diǎn)：干擾致動(dòng)器。“阻塞”執(zhí)行器是一種柔性致動(dòng)器，它充滿了顆粒狀流體（例如咖啡渣），當(dāng)受到壓縮時(shí)，會(huì)與自身結(jié)合并變得堅(jiān)硬，通常是通過真空來實(shí)現(xiàn)的。如果你使用玉米粒作為顆粒狀流體，爆開它們會(huì)使執(zhí)行器變硬。這是不可逆轉(zhuǎn)的，但很有效：在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，研究人員能夠使用一個(gè)填滿36顆玉米粒的干擾驅(qū)動(dòng)器，能在玉米粒爆開時(shí)舉起100克的重量。Elastomeractuator.Anelastomeractuatorisahollowtubemadeoutofanelasticmaterialthat’sconstrainedinonedirection,suchthatifthetubeisexpanded,itwillbend.Usually,thesesoftactuatorsareinflatedwithair,butyoucandoitwithpopcorn,too,andtheresearcherswereabletouseatriooftheseactuatorstomakeasortofthree-fingeredhandthatcouldgripaball.彈性體致動(dòng)器。彈性體致動(dòng)器是一種由彈性材料制成的空心管，在一個(gè)方向上受到約束，因此如果管膨脹，它就會(huì)彎曲。通常，這些軟性制動(dòng)器是用空氣充氣的，但也可以用爆米花來做，研究人員可以用三個(gè)這樣的致動(dòng)器來制作一種可以握球的三指手。Origamiactuator.Likeelastomeractuators,origamiactuatorsareconstrainedinonedimensiontocurlastheyexpand,buttheorigamistructureallowsthisconstrainttobebuiltintothestructureoftheactuatorasit’sfolded.TheresearchersusedrecycledPopcornbagstomaketheirorigamiactuators,and80gramsofpoppedkernelswereabletoholdupa4kgkettlebell.折紙制動(dòng)器。就像彈性體執(zhí)行器一樣，折紙執(zhí)行器在一維情況下在展開時(shí)也會(huì)發(fā)生卷曲，但折紙結(jié)構(gòu)允許在折疊時(shí)將這種約束構(gòu)建到執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)中。研究人員使用回收的爆米花袋來制作折紙驅(qū)動(dòng)器，80g的爆米花可以裝下4kg重的壺鈴。Rigid-linkgripper.Popcorncanbeusedindirectlyasapowersourcebyputtingun-poppedkernelsinaflexiblecontainerinbetweentwoplateswithwiresattachedtothem.Asthepopcornpops,theplatesareforcedapart,pullingonthewires.Thiscanbeusedtoactuatewhateveryouwant,includingagripper.僵化的聯(lián)系爪。爆米花可以通過將未爆的玉米粒放在一個(gè)靈活的、夾在兩個(gè)裝有電線的盤子之間的容器中，間接地用作一種能源。爆米花爆開時(shí)，盤子被迫分開，拉扯著電線。這可以用來驅(qū)動(dòng)你想要的任何東西，包括一個(gè)夾子。It’scertainlytruethatyoucoulddomostofthesethingscompletelyreversiblybyusingairinsteadofpopcorn.But,usingairinvolvesabunchofothercomplicatedhardware,whilethepopcornonlyneedstobeheatedtowork.Popcornisalsomucheasiertointegrateintorobotsthatareintendedtobebiodegradable,andit’squitecheap.It’sprobablybestnottocomparepopcornactuatorsdirectlytoothertypesofroboticactuators,butrathertoimaginesituationsinwhichacheapordisposablerobotwouldneedareliablesingle-useactuator,toopenordeploysomething.毫無疑問，你可以通過使用空氣（而不是爆米花），完全可逆地做這些事情中的大部分。但是，使用空氣需要很多其他復(fù)雜的硬件，而玉米粒只需要加熱就可以工作。玉米粒也更容易融入到可生物降解的機(jī)器人中，而且非常便宜。最好不要直接將爆米花驅(qū)動(dòng)器與其他類型的機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行比較，而是想象一下，一個(gè)廉價(jià)或一次性機(jī)器人需要一個(gè)可靠的單用途驅(qū)動(dòng)器來打開或部署某些東西。KirstinPetersenwasactuallytheonethatcameupwiththeideaseveralweeksandshewasthinkingofanewtypeofsoft/compliantactuatorthatwouldbebiodegradableanddemonstratelargechangesinmechanicalproperties.It’sdefinitelyanewconceptforbiodegradableactuators,andatfirstglanceitmightseemsillytousesomethingasrandomaspopcorn,butasweshowinthepaper,themechanicalpropertiesdrasticallychangeuponactuationandtheexpansioncanbequitelarge,andthesecharacteristicscanbeusedtoouradvantage.科斯汀·彼得森想出了一種新型的軟性/順應(yīng)性執(zhí)行器，這種執(zhí)行器是可生物降解的，并且在機(jī)械性能上有很大的變化。就可生物降解的驅(qū)動(dòng)器而言，這無疑是一個(gè)新的概念，乍一看似乎可以天真地使用爆米花之類的技術(shù)，但正如我們在論文中所展示的那樣，機(jī)械性能在驅(qū)動(dòng)時(shí)發(fā)生劇烈的變化，膨脹可以非常大，這些特性可以用來發(fā)揮我們的優(yōu)勢。Howmuchvariabilityistherebetweentheun-poppedandpoppedcharacteristicsofdifferentvarietiesofpopcorn,andhowdoesthisaffectthewaythatpopcorncanbeoptimallyusedinrobotics?不同種類爆米花的爆裂程度不同，它們之間存在多大的區(qū)別？這將如何影響爆米花在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用。Aboutthesametemperatureisneededtopopthedifferenttypesofkernels.Thefinalsizeofthepoppedkernels,however,canvarydrasticallydependingonthemethodofheating.Forexample,usingourcurrentsetupfordirectinghotairtothepopcornkernels,wegetavolumetricexpansionratioofabout5,butwithamicrowaveovenwecangetupto15timestheoriginalvolume.Theamountofexpansionisalsogoingtoaffecttheamountofforcethatisexertedwhenthekernelpops,sothismeanswecouldhaveagoodamountofcontrolovertheexertedforcesimplybychoosingtheheatingmethod.彈出不同類型的內(nèi)核需要大約相同的溫度。然而，膨化后的玉米粒的最終大小會(huì)因加熱方式的不同而有很大的不同。例如，使用我們當(dāng)前的設(shè)置來引導(dǎo)熱空氣進(jìn)入爆米花的玉米粒，我們得到了大約5倍的體積膨脹率，但是使用微波爐我們可以達(dá)到原來體積的15倍。膨脹的量也會(huì)影響核破裂時(shí)所施加的力，所以這意味著我們只需選擇加熱方法就可以對施加的力進(jìn)行很好的控制。Whataresomepotentialapplicationswheretheirreversiblenatureofpopcorn’sstatechangewouldn’tbeaproblem?Wecouldimagineascenariowhereweneedanisolatedchambertobehollowatfirstandmustthenbefilledwithamaterialthat,forexample,couldserveasthermalinsulation.Thekernelswouldbeabletoflowasagranularfluidintothedesiredsiteandthenpopuponheatingwithinthechamber.Ifthechamberneedstobeemptied,thenwecouldsimplyflowwaterthroughittodissolvethepopcornandpushitout.如果爆米花狀態(tài)的不可逆變化不成問題，那么有哪些潛在的應(yīng)用呢？我們可以想象這樣一個(gè)場景，我們需要一個(gè)隔離的房間，然后必須填充一種可以作為隔熱的材料。這些玉米?？梢韵窳盍黧w一樣流到所需的位置，然后在加熱室內(nèi)爆炸。如果房間需要清空，我們可以簡單地通過水來溶解爆米花，然后把它清洗掉。Wehavethoughtofdifferentpossibilities,butoneinterestingdemonstrationwouldbeasmallrobotthatcanholdapackedchamberofkernels.Therobotwouldbeabletorapidly/locallyheatasinglekernelandpushitoutoftherobot,simultaneouslyfillinganopenregionwithpoppedkernelsandpropellingtherobotforward.Wewouldbeabletofillemptyisolatedspaces(maybeforthermalinsulation,oraddedstructuralsupport)withouthavingtoopenupthearea.我們考慮過不同的可能性，但一個(gè)有趣的演示是一個(gè)小機(jī)器人可以持有一個(gè)裝滿谷物的容器。機(jī)器人將能夠快速/局部加熱單個(gè)內(nèi)核，并將其推出機(jī)器人，同時(shí)用彈出的內(nèi)核填充開放區(qū)域，并向前推動(dòng)機(jī)器人。我們將能夠填補(bǔ)空白的孤立空間（可能為隔熱，或增加結(jié)構(gòu)支持），而不必開放該空間。Whilehumanoidrobotscanbepainfullyslow,Jimmymoveswith

lifelikespeedandgrace.Avideopostedearlierthisyearshowstherobotwavingatpeople,doingalittledance,drummingonatable.Justasimpressive,Jimmycansafelyoperatenearpeople,andby“near”wemeanincontactwiththem.Inthevideo,therobotplayspatty-cakewithakidandevenpatshercheeks—somethingyoudon’tseeveryofteninhuman-robotinteractionexperiments.TextB雖然類人機(jī)器人的速度可能慢得令人痛苦，但吉米的移動(dòng)速度和優(yōu)雅卻栩栩如生。今年早些時(shí)候發(fā)布的一段視頻顯示，這個(gè)機(jī)器人能向人們揮手、跳舞、敲桌子。同樣令人印象深刻的是，吉米可以在人附近安全操作，我們所說的“近”是指與人接觸。在視頻中，機(jī)器人和一個(gè)孩子一起玩派蒂蛋糕，甚至拍她的臉頰——這在人機(jī)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)中并不常見。There’snomagic,ofcourse,justbeautifulengineering.Jimmyisnotpoweredbythebulkyelectricmotorsandgearscommonlyusedinhumanoidrobots;instead,itreliesonanewkindofactuatordesignedbyDisneyresearchersthatconsistsbasicallyoftubesfilledwithairandwater.Andwhilethecurrentversionoftherobotrequiresahumanpuppeteertocontrolitsmovements,futuremodelscouldbemadefullyautonomous.沒有魔法，只有漂亮的工程。吉米的動(dòng)力不是類人機(jī)器人常用的笨重電動(dòng)機(jī)和齒輪；相反，它依賴于迪士尼研究人員設(shè)計(jì)的一種新型執(zhí)行器，這種執(zhí)行器基本上由充滿空氣和水的管道組成。雖然現(xiàn)在的機(jī)器人需要人來操縱它的動(dòng)作，但未來的模型可以完全自主。TofindoutmoreaboutJimmy,wespokewithJohnP.Whitney,wholedthedevelopmentoftherobotwhileatDisneyResearchinPittsburgh;he’snowaprofessorofmechanicalandindustrialengineeringatNortheasternUniversityinBoston,wherehe’llcontinueworkingonthistechnology.為了了解更多關(guān)于吉米的信息，我們采訪了約翰·p.惠特尼，他在匹茲堡迪士尼研究公司（DisneyResearch）期間領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)開發(fā)了這款機(jī)器人；他現(xiàn)在是波士頓東北大學(xué)的機(jī)械和工業(yè)工程教授，他將繼續(xù)研究這項(xiàng)技術(shù)。FLUIDMOTIONSWefirstwroteaboutDisney’sfluidactuatorsacoupleofyearsago.WhitneyandcolleaguesfromDisneyResearch,theCatholicUniversityofAmerica,andCarnegieMellonUniversityhavesinceimprovedtheirdesign.Theoriginalactuatorusedeitherairorwater.Nowanenhanced,hybridconfigurationusesbothfluidstodelivermorespeedandtorque.Whitneysaysthedevicehasgreatertorqueperweight(torquedensity)thanhighlygearedservosorbrushlessmotorscoupledwithharmonicdrives.It’salsocompliantandback-drivable,makingitintrinsicallysafe—andthusidealforhuman-robotinteractionapplications.流體運(yùn)動(dòng)幾年前，我們第一次寫到了迪士尼的流體驅(qū)動(dòng)器。如今惠特尼和來自迪士尼研究、美國天主教大學(xué)和卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)的同事們已經(jīng)改進(jìn)了他們的設(shè)計(jì)。最初的驅(qū)動(dòng)器使用空氣或水?，F(xiàn)在，一個(gè)增強(qiáng)的混合配置使用流體提供更快的速度和扭矩。惠特尼說，這種裝置的單位重量扭矩（扭矩密度）比高齒輪伺服或與諧波驅(qū)動(dòng)耦合的無刷電機(jī)大。它也是兼容的和可向后驅(qū)動(dòng)的，本質(zhì)上是安全的，因此是人機(jī)交互應(yīng)用程序的理想選擇。WhenpeoplemeetJimmyforthefirsttime,Whitneysays,mostfeel“astrongemotionalconnection”withtherobot.“It’salwaysamusingtohearpeopledescribehismotionsasveryfluid!”Themainadvantageofthiskindofactuationsystemisthat,unlikemotorsorservos,youdon’thavetoplacetheentiresysteminsideyourrobot’slimbs,soyoucanmakethemsmallerandlighter.Buttherearedisadvantagestoo:Likeanyfluid-basedsystem,youneedtoregularlycheckonitspressurelevels.Andmoresignificant:Tobuildanautonomousrobot,you’dneedasetofmotorsandacontrolsystemcapableofreplacingthehumanpuppeteerwho’smanuallydrivingthefluidactuators.惠特尼說，當(dāng)人們第一次見到吉米時(shí)，大多數(shù)人都覺得和這個(gè)機(jī)器人有“強(qiáng)烈的情感聯(lián)系”，“聽說他的動(dòng)作很流暢，總是很有趣的”。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是，不像馬達(dá)或伺服系統(tǒng)，你不需要把整個(gè)系統(tǒng)放在機(jī)器人的四肢里，這樣你就可以讓它們更小更輕。但是也有缺點(diǎn)：像任何基于流體的系統(tǒng)一樣，需要定期檢查其壓力級(jí)別。更重要的是：要制造一個(gè)自主機(jī)器人，需要一組電動(dòng)機(jī)和一個(gè)控制系統(tǒng)，它能夠取代人工操縱液壓執(zhí)行器的操縱者。We’dlovetoseeJimmyandotherrobotslikeitinDisneyparkssoon.Butwe’realsohopingthatfluidactuatorscouldfindapplicationsbeyondentertainment.Inparticular,itwouldbegreattoseesomeexperimentswiththiskindofactuationinthepersonalrobotsspace,whichcouldusesomebreakthroughsinmanipulation.“Thehapticbenefitstoahumanoperatorareequallyvaluableforautonomouscontrol,”hesays,“andtheback-drivableandlightweightpropertiesofthetransmissionaregreatfeaturestohavewhenyouadoptmanipulationandambulationstrategiesthatleverageratherthanavoidcontactwiththeenvironment.”我們希望不久能在迪士尼樂園看到吉米和其他與它相似的機(jī)器人。但我們也希望流體驅(qū)動(dòng)器能在娛樂之外找到應(yīng)用。特別是，如果能在個(gè)人機(jī)器人領(lǐng)域看到這種驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，那將是一件非常棒的事情，這將會(huì)在操控方面有一些突破?！皩θ祟惒僮鲉T來說，觸覺帶來的好處對于自主控制同樣有價(jià)值，”他說，“當(dāng)你采用操縱和移動(dòng)策略，利用而不是避免與環(huán)境接觸時(shí)，傳輸?shù)目煞聪蝌?qū)動(dòng)和輕量級(jí)特性是非常重要的?！盩heoriginalmotivationwasthesameasfortheMITWAMarmandotherimpedance-basedsystemsdesignedforhumaninteraction:Usingalightweighthigh-performancetransmissionallowsplacingthedrivemotorsinthebody,insteadofsufferingthecascadinginertiaiftheywereplacedateachjoint.Anultralightarmcanmovemuchmoreswiftlyanddelicately,andwehavethefreedomtouselargermotorswithlowgearratiostominimizeaddedfrictionandpreserveback-drivability.Butunlikeafixed-cabletransmission,wecaneasilyaddmoredegreesoffreedomtoasystembysimplyrunningadditionalflexiblehydrauliclines—fluid-systemsscaleincrediblywelltohigh-DOFsystems.最初設(shè)計(jì)的動(dòng)機(jī)與麻省理工學(xué)院的WAM機(jī)械臂、其他為人類互動(dòng)設(shè)計(jì)的基于阻抗的系統(tǒng)是一樣的：使用一種輕量級(jí)高性能變速器，可以將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)放置在身體內(nèi)，而不是在每個(gè)關(guān)節(jié)處承受級(jí)聯(lián)慣性。一個(gè)超輕的機(jī)械臂可以移動(dòng)得更快、更靈敏，我們可以自由地使用更大的、齒輪傳動(dòng)比更低的電機(jī)，以減少額外的摩擦，并保持反驅(qū)動(dòng)性。但與固定電纜傳輸不同的是，我們可以很容易地通過簡單運(yùn)行額外的、靈活的液壓管路來增加系統(tǒng)的自由度。最初設(shè)計(jì)的動(dòng)機(jī)與麻省理工學(xué)院的WAM機(jī)械臂、其他為人類互動(dòng)設(shè)計(jì)的基于阻抗的系統(tǒng)是一樣的：使用一種輕量級(jí)高性能變速器，可以將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)放置在身體內(nèi)，而不是在每個(gè)關(guān)節(jié)處承受級(jí)聯(lián)慣性。一個(gè)超輕的機(jī)械臂可以移動(dòng)得更快、更靈敏，我們可以自由地使用更大的、齒輪傳動(dòng)比更低的電機(jī)，以減少額外的摩擦，并保持反驅(qū)動(dòng)性。但與固定電纜傳輸不同的是，我們可以很容易地通過簡單運(yùn)行額外的、靈活的液壓管路來增加系統(tǒng)的自由度。Thereisalsoastrongmotivationtodevelopsimplerandmoreeconomicalsystems,becauselightweight,high-ratio,low-frictiongearboxes(cycloidal,harmonic,cascadingplanetary)areextremelyexpensive.Sinceourdrivesare“off-board,”wecangetawaywithaheavy-but-inexpensivesolution.Thenon-motorized“puppet”configurationbeganasaneasywaytotestanddemothesystem,butithasbecomeaninterestingapproachwithuniqueapplicationsinitsownright.由于輕量級(jí)、高比率、低摩擦的齒輪箱（擺線、諧波、級(jí)聯(lián)行星）非常昂貴，因此開發(fā)更簡單、更經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)也有很強(qiáng)的動(dòng)力。由于我們的驅(qū)動(dòng)器是“off-board”的，所以我們可以使用一個(gè)笨重但便宜的解決方案。非機(jī)動(dòng)化的“木偶”配置最初是一種測試和演示系統(tǒng)的簡單方法，但現(xiàn)在已經(jīng)成為一種有趣的方法，它本身具有獨(dú)特的應(yīng)用程序。Rollingdiaphragmsareusedforlubricant-freeindustrialautomation,opticaltablesuspensions,andlocomotivebrakes—theyhavebeenaroundforaboutacentury.However,nearlyallusesarepneumatic,excepttheiruseinprecisionhydraulicpressureregulators.Thesediaphragmsaretypicallyratedformuchlowerpressuresthanindustrialhydraulicsystems,andeconomicalmanufacturingmethods(fabric-reinforcedcompressionmoldingofsheetrubber)limitthestrokethattheseactuatorscanachieve,sotheyaren’tindicatedformostindustrialapplications.滾動(dòng)膜片用于無潤滑油的工業(yè)自動(dòng)化、光學(xué)表懸掛和機(jī)車制動(dòng)——它們已經(jīng)存在了大約一個(gè)世紀(jì)。然而，幾乎所有的用途都是氣動(dòng)的，除了用于精密液壓調(diào)節(jié)器。這些隔膜的額定壓力通常比工業(yè)液壓系統(tǒng)低得多，而且經(jīng)濟(jì)的制造方法（薄板橡膠的織物增強(qiáng)壓縮成型）限制了這些執(zhí)行機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的沖程，因此它們不適用于大多數(shù)工業(yè)應(yīng)用。Ourcontributionwasusingthesediaphragmsinahydrostaticconfiguration,drivenmanuallyorwithelectricmotors,ratherthanpumpsandvalves.InourrecentICRApaperwehavefiguredoutahybridair-water