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创新世界

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软机器人用纤维增强弹性体材料

PROGRE
2021.01.12 10:26


使弹性体以较少的致动器在所需方向上移动,增加移动范围或提高能效;这种纤维增强弹性体材料改善了软机器人的运动范围,允许在不使弹性体变形的情况下被动地控制多个方向上的应变关系。在软机器人技术中,这些品质改善了软致动器的性能和效率,减少了所需致动器的数量,并且定制了材料特性;

软机器人技术是一个新兴的领域,机器人是用柔顺的材料制成的,这些材料模仿构成生物有机体的有机材料。与传统的刚性机器人结构不同,柔性结构能够弯曲以适应高应力并返回到工作状态而不屈服于临界故障。软机器人更大的灵活性、安全性和抗压力能力有望从医学到制造的各个领域发生革命性变化。用于软机器人的商用部件由于该领域的起步而受到极大限制。佛罗里达大学的研究人员已经开发出一种纤维增强弹性体,这种弹性体能够控制在压缩力作用下所需材料变形的方向和大小;

技术

这种纤维增强的弹性体材料是通过在弹性体片材中以特定的取向嵌入不可伸长的纤维而制成的。该材料被设计成在泊松型软致动器下操作,例如电活性聚合物(EAP)致动器(也称为介电弹性体致动器或DEA),其在弹性体材料的区域上产生压缩力,以便驱动由材料的泊松比控制的正交膨胀。当压缩时,由于嵌入纤维的不可伸长性,嵌入纤维必须重新取向而不是拉伸,这导致片材平面内的不对称变形。纤维增强增加了在所需方向上的延伸,不仅通过防止在垂直方向上的伸长,而且通过实际驱动在该方向上的压缩。 因此,增强弹性体在所需方向上进一步移动,提高了效率和输出运动。已经发现最佳的纤维取向以产生各种不同的材料性质并控制所需材料的量值;

应用领域

一种纤维增强弹性材料,用于构造具有改进的运动范围和最小所需致动器的节能的软机器人;

技术优势

增强软致动器的性能,在相同压缩下,输出运动增加到未加固样品的14倍;

在某些应用中,性能的提高将致动器效率提高高达70%,从而降低了操作成本;

使纤维排列成最佳的应变位置,从而可以控制所需材料变形的方向和大小;

被动地减少材料在不希望的方向上的可能变形,减少能量消耗和所需致动器的数目;

提供可调非线性应变关系,允许自定义振动阻尼和能量吸收特性。

联系人:Felton  联系方式:techpioneer@aol.com


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