Modelado por Elementos Finitos en el Proceso de Diseño de Actuadores y Sensores Neumáticos Blandos Impresos en 3D
Autores: Tawk, Charbel; Alici, Gursel
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Modelado por Elementos Finitos en el Proceso de Diseño de Actuadores y Sensores Neumáticos Blandos Impresos en 3D
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Estructuras suaves
Actuadores
Sensores
Modelado por elementos finitos
No linealidades
Sistemas robóticos deformables
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El modelado de estructuras suaves, actuadores y sensores es un desafío, principalmente debido a las altas no linealidades involucradas en tales sistemas robóticos suaves. El modelado por elementos finitos (FEM) es una técnica efectiva para representar sistemas robóticos suaves y deformables que contienen no linealidades geométricas debido a grandes deformaciones mecánicas, no linealidades de material debido al comportamiento no lineal inherente de los materiales (es decir, comportamiento de tensión-deformación) involucrados en tales sistemas, y no linealidades de contacto debido a las superficies que entran en contacto al deformarse. Antes de la fabricación de tales sistemas robóticos suaves, se puede utilizar FEM para predecir su comportamiento de manera eficiente y precisa bajo diversas entradas y optimizar su rendimiento y topología para cumplir con ciertos requisitos de diseño y rendimiento. En este artículo, presentamos la implementación de FEM en el proceso de diseño de actuadores y sensores neumáticos suaves impresos en tres dimensiones (3D) para predecir con precisión su comportamiento y optimizar su rendimiento y topología. Presentamos resultados numéricos y experimentales para mostrar que este enfoque es muy efectivo para diseñar rápida y eficientemente los actuadores y sensores suaves para cumplir con ciertos requisitos de diseño y para ahorrar tiempo, modelado, diseño y recursos de fabricación.
Descripción
El modelado de estructuras suaves, actuadores y sensores es un desafío, principalmente debido a las altas no linealidades involucradas en tales sistemas robóticos suaves. El modelado por elementos finitos (FEM) es una técnica efectiva para representar sistemas robóticos suaves y deformables que contienen no linealidades geométricas debido a grandes deformaciones mecánicas, no linealidades de material debido al comportamiento no lineal inherente de los materiales (es decir, comportamiento de tensión-deformación) involucrados en tales sistemas, y no linealidades de contacto debido a las superficies que entran en contacto al deformarse. Antes de la fabricación de tales sistemas robóticos suaves, se puede utilizar FEM para predecir su comportamiento de manera eficiente y precisa bajo diversas entradas y optimizar su rendimiento y topología para cumplir con ciertos requisitos de diseño y rendimiento. En este artículo, presentamos la implementación de FEM en el proceso de diseño de actuadores y sensores neumáticos suaves impresos en tres dimensiones (3D) para predecir con precisión su comportamiento y optimizar su rendimiento y topología. Presentamos resultados numéricos y experimentales para mostrar que este enfoque es muy efectivo para diseñar rápida y eficientemente los actuadores y sensores suaves para cumplir con ciertos requisitos de diseño y para ahorrar tiempo, modelado, diseño y recursos de fabricación.