形状メモリ合金結合アクチュエーターとロボットの概要

形状記憶合金（SMA）ワイヤとスプリングの一次元変形は、3次元変形を持つさまざまなタイプの官能構造に実装できます。これらの構造は、構造の種類と、SMA要素が次のカテゴリにどのように実装されているかに基づいて分類できます：剛性機械的ジョイント、半剛体の曲げヒンジ、ソフト構造に外部から取り付けられ、ソフト構造に埋め込まれたSMA要素。これらの構造には、幅広い特性と実装要件があり、剛性とソフトの動きを備えたさまざまなロボットを生産するために使用されています。各タイプの構造に関連するアクチュエーターとロボットを開発するためのさまざまな研究努力が、それぞれの長所と短所とともに提示されます。次に、ポリマーマトリックスを備えたアクチュエーターのSMAワイヤーとSMAスプリングのパフォーマンスと適用性について議論するためにモデルが開発され、各タイプのSMAが設計パラメーターの選択に及ぼす影響を確認します。さまざまなタイプの構造と、さまざまなタイプの構造に対するさまざまなタイプのSMA要素の適用性の比較が提示されます。

The one-dimensional deformation of shape memory alloy (SMA) wires and springs can be implemented into different types of functional structures with three-dimensional deformations. These structures can be classified based on the type of structure and how the SMA element has been implemented into the following categories: rigid mechanical joints, semi-rigid flexural hinges, SMA elements externally attached to a soft structure, and embedded into the soft structure. These structures have a wide range of properties and implementation requirements, and they have been used to produce a variety of robots with rigid and soft motions. The different research efforts to develop actuators and robots related to each type of structure are presented along with their respective strengths and weaknesses. A model is then developed to discuss the performance and applicability of SMA wires versus SMA springs for actuators with a polymeric matrix to see the effect of each type of SMA on the selection of design parameters. A comparison of the different types of structures and the applicability of different types of SMA elements for different types of structures is then presented.