Institute of Fundamental Technological Research

Arm-Z to koncepcja hiperredundantnego manipulatora robotycznego składającego się z przystających modułów o jednym stopniu swobody (1-DOF) i realizującego (prawie) dowolne ruchy w przestrzeni. Zasadnicze zalety Arm-Z to: ekonomizacja (dzięki masowej produkcji identycznych elementów) oraz odporność na awarie (po pierwsze – zepsute moduły mogą być łatwo zastąpione, po drugie – nawet gdy jeden lub więcej modułów ulegnie awarii – manipulator taki może ciągle wykonywać, prawdopodobnie w stopniu ograniczonym, zakładane zadania). Podstawową wadą systemu Arm-Z jest jego nieintuicyjne, bardzo trudne sterowanie. Innymi słowy, połączenie koncepcji nietrywialnego modułu z formowaniem praktycznych konstrukcji oraz sterowanie ich rekonfiguracją (transformacją ze stanu A do B) są bardzo złożone obliczeniowo. Mimo to prezentowane podejście jest racjonalne, zważywszy powszechną dostępność wielkich mocy obliczeniowych w kontraście z wysokimi kosztami i „delikatnością” niestandardowych rozwiązań i urządzeń. W artykule nakreślono ogólną koncepcję manipulatora Arm-Z i zaprezentowano wstępne prace zmierzające do wykonania prototypu.

Arm-Z, odporność na awarie, sterowanie kształtem ogólnym, systemy modularne

Arm-Z - a hyper-redundant manipulator based on linearly joined sequence of congruent units is presented. Each unit has 1-DOF (one degree of freedom) only, namely a twist relative to the previous unit in the sequence. Arm-Z has a potential of being economical and robust. The control of Arm-Z, however, is not intuitive and difficult. This paper presents the preliminary results of designing a prototype of a modular Sun-tracking device comprised of four congruent units with possible application as a solar energy harvester or a Sun-shade.

Extremely modular system, Arm-Z, Hyper-redundant manipulator, Rapid prototyping, Low-tech

Arm-Z is a concept of a robotic manipulator comprised of linearly joined congruent modules with possibility of relative twist. The advantages of Arm-Z are: economization (mass-production) and robustness (modules which failed can be replaced, also if some fail the system can perform certain tasks). Non-intuitive and difficult control are the disadvantages of Arm-Z. It has been introduced over six years ago. The theretofore research focused on the control of the virtual Arm-Z manipulator through the relative twists of its constituent units. This paper documents the fabrication and testing of the preliminary physical prototype of a simple Arm-Z, which has been built using relatively low-tech approach. The modules have been assembled from 3D-printed elements using PET-G filament. Each module is equipped with a transmission mechanism allowing to pre-set the spin of its twist (either positive/right or negative/left). Although the presented system is very simple it demonstrates certain meaningful kinematic actions and sets clear paths for the future research in the area of Extremely Modular Systems.

extremely modular system, arm-Z, hyper-redundant manipulator, rapid prototyping, low-tech