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Modelado matemático del desplazamiento de un automóvil autopropulsado de combustible ligero con un dispositivo de propulsión de elastómero de cristal líquido a bordo

Autores: Qiu, Yunlong; Chen, Jiajing; Dai, Yuntong; Zhou, Lin; Yu, Yong; Li, Kai

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Modelado matemático del desplazamiento de un automóvil autopropulsado de combustible ligero con un dispositivo de propulsión de elastómero de cristal líquido a bordo


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Músculos artificiales
Estrategia de control de movimiento
Auto-oscilación
Elastómero de cristal líquido
Comportamiento dinámico
Bifurcación de Hopf

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 34

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El logro y control de movimientos deseados en máquinas activas a menudo implica la manipulación precisa de músculos artificiales de manera distribuida y secuencial, lo que plantea desafíos significativos. Una novedosa estrategia de control de movimiento basada en la auto-oscilación en máquinas activas ofrece beneficios distintivos, como la recolección directa de energía del entorno ambiental y la eliminación de controladores complejos. Tomando como inspiración los automóviles, se desarrolla un automóvil auto-moviente diseñado para operar bajo iluminación constante, que consta de dos ruedas y una fibra de elastómero de cristal líquido. Para explorar el comportamiento dinámico de este automóvil auto-moviente bajo iluminación constante, se propone un modelo teórico no lineal, integrado con el modelo dinámico establecido de elastómero de cristal líquido. Se realizan simulaciones numéricas utilizando el método de Runge-Kutta basado en el software MATLAB, y se observa que el automóvil experimenta una bifurcación de Hopf supercrítica, pasando de un estado estático a un estado auto-moviente. El auto-movimiento periódico sostenido es facilitado por la interacción entre la energía lumínica y la disipación por amortiguamiento. Además, se analizan detalladamente las condiciones bajo las cuales ocurre la bifurcación de Hopf. Cabe destacar que aumentar la intensidad lumínica o disminuir el coeficiente de resistencia a la rodadura puede mejorar la velocidad promedio de auto-movimiento. El diseño innovador del automóvil auto-moviente ofrece ventajas como no requerir una fuente de energía independiente, poseer una estructura simple y ser sostenible. Estas características lo hacen muy prometedor para una variedad de aplicaciones que incluyen actuadores, robótica blanda, recolección de energía y más.

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