phloSAR: Portable High-Flow Pressure Supply and Regulator for Large Pneumatic Soft Robots

Core Concepts

Untethered operation of large pneumatic soft robots enabled by a portable high-flow pressure supply and regulator.

Abstract

phloSAR is introduced as a solution to the portability issue faced by pneumatic soft robots due to tethering to heavy air compressors. The system leverages high-flow proportional valves, an integrated pressure reservoir, and Venturi vacuum generation for dynamic performance. Models are presented to describe system dynamics, experimentally validated, and discussed in terms of design parameters' influence on system operation. The phloSAR prototype is integrated with a soft robot arm mounted on an aerial vehicle to demonstrate its applicability in mobile robotics. The system enables untethered pneumatic supply and regulation for a wider range of soft robots.

Stats

PhloSAR mass: 0.84 kg.
Total mass (phloSAR + soft robot): 1.4 kg.
Reservoir pressure: 690 kPa.
Maximum flow rates: EVP - 23.5 SLPM; DVP - 67.0 SLPM.
Commanded pressure amplitude: TC4 - 21 kPa; TC5 - 34 kPa.

Quotes

"PhloSAR leverages high-flow proportional valves, an integrated pressure reservoir, and Venturi vacuum generation."
"Our system enables new opportunities in mobile soft robotics by making untethered pneumatic supply and regulation available."
"The phloSAR prototype is integrated with an aerial vehicle to demonstrate its applicability in mobile robotics."

Key Insights Distilled From

phloSAR

by Maxwell Ahlq... at arxiv.org 03-05-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.01086.pdf

Deeper Inquiries

How can the design of phloSAR be optimized further for different types of soft robots

phloSARの設計をさらに最適化するためには、異なるタイプのソフトロボットに合わせて以下の点を考慮することが重要です。

制御体積（CV）のサイズや圧力差を特定のソフトロボットアプリケーションに合わせて調整することで、効率的な動作を実現します。
プロポーショナルバルブや高流量バルブなど、高性能かつ軽量なコンポーネントを選択して、ダイナミックパフォーマンスを向上させます。
高い初期圧力（Pr,0）や低い最小流体抵抗（Rv,min）を確保し、システム全体の性能向上に貢献します。

What are the potential drawbacks or limitations of using a portable high-flow pressure supply like phloSAR

phloSARのような携帯可能な高流量圧力供給装置の利用には次のような潜在的な欠点や制限があります。

操作時間：使用される空気容器から供給される空気量が有限であるため、長時間または連続して動作させる場合に制約が生じます。
圧力範囲：一部の応用では必要とされる極端な圧力範囲へ対応しづらい場合があります。この制限は特定のソフトロボットアプリケーションで問題となり得ます。

How can advancements in untethered pneumatic systems impact other fields beyond robotics

無線接続可能かつ移動式である非接触型空気系統技術（例: phloSAR）は他分野へも革新的影響を与え得ます：

医療分野：手術中や治療時に柔軟性と精密度が求められる医療デバイスへ導入されています。例えば内視鏡手術支援装置等
災害救助：災害現場で活用可能であり、建物倒壊時等危険箇所へ到達し情報収集・人命救助活動支援
環境監視：森林火災予防・早期発見等自然災害対策および地球測位学関連技術進展