Dinámica no lineal de un actuador de elastómero dieléctrico resonante de impacto
Autores: Wu, Chuang; Cai, Anjiang; Gao, Xing; Cao, Chongjing
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Dinámica no lineal de un actuador de elastómero dieléctrico resonante de impacto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Sistemas
Palabras clave
Robots blandos
Actuadores de elastómero dieléctrico
Sistema DEA de impacto resonante
Modelo dinámico no lineal
Mecanismo de fuerza electromecánicamente acoplado
Optimización del rendimiento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
En los últimos años, con el rápido desarrollo de los robots blandos, los actuadores de elastómero dieléctrico (DEAs) como un nuevo tipo de actuadores blandos han sido ampliamente estudiados. Sin embargo, los DEAs a menudo sufren de baja fuerza/potencia de salida instantánea, especialmente en condiciones de amortiguamiento de carga alta, lo que limita sus aplicaciones en ciertos escenarios. Inspirado por los mecanismos de vibroimpacto encontrados en muchos sistemas de ingeniería (por ejemplo, pilotaje y perforación percusiva), se propuso en el trabajo previo de los autores un sistema de DEA de impacto resonante para abordar potencialmente esta limitación. Sin embargo, debido a las complejas no linealidades y al mecanismo de fuerza electromecánicamente acoplado único de los DEAs, no se desarrolló ningún modelo dinámico no lineal para realizar investigaciones sistemáticas y optimización. En este artículo, se desarrolla un modelo dinámico no lineal del sistema de DEA de impacto resonante considerando múltiples no linealidades, viscoelasticidad y acoplamiento electromecánico. Utilizando tanto un modelo numérico como experimentos extensos, se estudian en profundidad las dinámicas no lineales del sistema de DEA de impacto resonante. Se caracterizan los efectos de varios parámetros clave, incluida la amplitud del voltaje de excitación, la separación de la restricción, la rigidez de la restricción y el número de capas de DEA, en la respuesta dinámica del sistema. Los hallazgos reportados en este artículo pueden proporcionar orientación para la optimización del rendimiento de los sistemas de DEA de impacto resonante y sus aplicaciones.
Descripción
En los últimos años, con el rápido desarrollo de los robots blandos, los actuadores de elastómero dieléctrico (DEAs) como un nuevo tipo de actuadores blandos han sido ampliamente estudiados. Sin embargo, los DEAs a menudo sufren de baja fuerza/potencia de salida instantánea, especialmente en condiciones de amortiguamiento de carga alta, lo que limita sus aplicaciones en ciertos escenarios. Inspirado por los mecanismos de vibroimpacto encontrados en muchos sistemas de ingeniería (por ejemplo, pilotaje y perforación percusiva), se propuso en el trabajo previo de los autores un sistema de DEA de impacto resonante para abordar potencialmente esta limitación. Sin embargo, debido a las complejas no linealidades y al mecanismo de fuerza electromecánicamente acoplado único de los DEAs, no se desarrolló ningún modelo dinámico no lineal para realizar investigaciones sistemáticas y optimización. En este artículo, se desarrolla un modelo dinámico no lineal del sistema de DEA de impacto resonante considerando múltiples no linealidades, viscoelasticidad y acoplamiento electromecánico. Utilizando tanto un modelo numérico como experimentos extensos, se estudian en profundidad las dinámicas no lineales del sistema de DEA de impacto resonante. Se caracterizan los efectos de varios parámetros clave, incluida la amplitud del voltaje de excitación, la separación de la restricción, la rigidez de la restricción y el número de capas de DEA, en la respuesta dinámica del sistema. Los hallazgos reportados en este artículo pueden proporcionar orientación para la optimización del rendimiento de los sistemas de DEA de impacto resonante y sus aplicaciones.