رفتارشناسی حرکتی محرک‌های نرم بادی تقویت شده با الیاف بر اساس زاویه‏ی پیچش الیاف

محرک‌های الاستومری تقویت شده با الیاف با کمک نیروی سیال تحریک می‏شوند و با توجه به زاویه‏ی پیچش الیاف به دور بدنه حرکت‏های متفاوتی از خود نشان می‏دهند. افزایش توجه روزافزون به ربات‏های نرم در کاربردهای مختلف، علت مطالعه روی رفتار این گونه محرک‌ها‏ را به خوبی توجیه می‏کند. ‏پژوهش پیش‏ رو به ‏بررسی تاثیر زاویه‏ی پیچش الیاف بر رفتار حرکتی محرک نرم الاستومری تقویت‏شده با الیاف با دو مقطع دایره و نیم‌دایره می‌پردازد. نتایج شبیه‏سازی نشان داد که زاویه‏ی تغییر فاز در محرک‏‏‏ خطی سیلیکونی 2.54 درجه و در محرک سیلیکونی خطی پیچشی 30 درجه است. این نتایج همچنین نشان داد که در محرک‌های خمشی نیم‏استوانه‏ای بیشینه خمش در زاویه‏ی پیچش الیاف 90 درجه اتفاق می‏افتد. ارزیابی‏های تجربی جهت کسب اطمینان از نتایج شبیه‏سازی صورت گرفت. به این منظور محرک‌های خطی با چهار زاویه‏ی پیچش الیاف 30، 2.54، 3.54، 75 و 85 درجه، محرک‌های خطی پیچشی با زوایای پیچش الیاف 30، 55، 65 و 85 درجه پادساعت‌گرد و 45 درجه ساعت‌گرد و محرک‏ خمشی با زاویه‏ پیچش الیاف 88 درجه ساخته شد و رفتار آن‏ها پس از تحریک ارزیابی شد. نتایج تجربی با حداکثر خطای 14 درصد درستی نتایج شبیه‏سازی را تائید کرد.

study of the motion behavior of soft fiber reinforced actuators based on fiber angle

the increasing tendency to soft robots in various applications justifies the reason for studying the behavior of such actuators. the present study investigates the effect of fiber angle on the motion behavior of elastomeric fiber reinforced actuators with two circular and semicircular sections. unlike previous researches, this study takes into account the elastomer material used in actuator construction. furthermore, unlike previous researches in which phase angle variation was studied just in linear actuators, phase angle variation in linear twisting actuators is also considered. the simulation results showed that the phase change angle is 54.2° in silicone linear actuator and 30° in linear twisting silicon actuator. the results also showed that the maximum bending in the semi cylindrical bending actuators occurs at a 90 degree angle of twisting fibers. to verify this behavior, experiments were done. silicone linear actuators were made with four different fiber angles including 30, 54.2, 54.3, 75, and 85 degrees. moreover, linear twisting actuators were made with two different fiber angles including 30, 55, 65, and 85 degrees clockwise and 45 degrees counterclockwise. at last, one bending actuator with fibers at the angle of 88 degrees was made. all these actuators were evaluated after actuation. the experimental results confirmed the simulation results with a maximum calculated error of 14%.