誘電体エラストマースプリングロール曲げアクチュエーター：ソフトロボット工学とデザインのアプリケーション

ソフトロボットは、ますます注目を集める新興エリアです。柔らかい材料と構造の本質的な柔軟性とコンプライアンスは、柔らかいロボットに新規機能に及ぶでしょう。誘電体エラストマーは、外部の電気刺激を持続可能にさらされ、大きな作動株、低弾性弾性率、高速応答、および高エネルギー密度のためにソフトロボットの有望な材料になる可能性があります。この記事では、誘電体エラストマースプリングロール曲げアクチュエーターの製造、用途、設計に焦点を当てています。電動誘導角度が大きいアクチュエーターが作成され、柔軟なグリッパーとインチワームにインスパイアされたソフトクローリングロボットのアプリケーションが実証されています。グリッパーとクロールロボットの基本的なパフォーマンスが特徴付けられています。さらに、そのようなアクチュエーターの変形と故障を調査するために、熱力学モデルが確立されています。理論結果とテスト結果の比較は、モデルがアクチュエータのパフォーマンスの予測に適していることを示しています。次に、アクチュエータのパフォーマンスに対するいくつかの設計パラメーターの影響が分析され、モデルに基づいて議論されました。結果は、さまざまなアプリケーションに対するこのようなアクチュエーターの設計と最適化へのガイダンスを提供できます。

Soft robotics is an emerging area that attracts more and more attention. The intrinsic flexibility and compliance of soft materials and structures would endow novel functions with soft robots. Dielectric elastomers could deform sustainably subjected to external electrical stimuli and become promising materials for soft robots due to the large actuation strain, low elastic modulus, fast response, and high energy density. This article focuses on the fabrication, applications, and design of the dielectric elastomer spring-roll bending actuators. The actuator with large electrically induced bending angle has been made and demonstrated the applications in flexible gripper and inchworm-inspired soft crawling robot. The basic performance of the gripper and the crawling robot has been characterized. Furthermore, a thermodynamic model has been established to investigate the deformation and failure of such actuators. Comparison between theoretical and test results shows that the model is suitable for the prediction of the performance of the actuator. Then the influence of some design parameters on the performance of the actuator has been analyzed and discussed based on the model. The results could provide guidance to the design and optimization of such actuators for different applications.