مدلسازی رفتار عملگرهای نرم خمشی نیوماتیکی در شرایط آزاد و تعامل با محیط

عملگرهای نرم خمشی نیوماتیکی به عنوان عملگر هایی با ایمنی و قابلیت تطبیق پذیری بالا، بسیار قابل توجه محققان قرار گرفته اند، به‌ طوری که آن ها را به گزینه ای ایده آل برای ساخت تجهیزاتی که تعامل بالایی با انسان ها دارند تبدیل کرده‌است. این ویژگی های مثبت، مشکلاتی را نیز به همراه دارد. تطبیق پذیری بالای ربات های نرم به واسطه‌ درجات آزادی زیاد آن ها فراهم شده و بدین ترتیب مدل سازی آن ها را به چالشی جدی برای پژوهشگران تبدیل کرده‌است. در این مقاله با به‌کارگیری روش اجزای صلب محدود، به مدل سازی یک عملگر نرم خمشی با رشته های تقویت کننده که در تعامل با محیط قرار دارد، پرداخته شده‌است. استفاده از روش معرفی شده این امکان را فراهم آورده تا بتوان برای عملگرهای نرم پیوسته، روش های مورد استفاده در مدل سازی ربات های صلب متداول مانند روش دناویت-هارتنبرگ را به کار گرفت. بنابراین در ادامه به کمک همین تئوری رفتار استاتیکی و دینامیکی عملگر نرم در حالت آزاد و در حضور نیروی خارجی تحلیل و بررسی شده و در نهایت با نتایج تجربی بدست آمده از یک عملگر ساخته شده، مقایسه شده‌است. نتایج بدست آمده نشان می دهند که روش پیشنهادی در عین اینکه مدل ساده ای را برای مقاصد بعدی مانند پیاده سازی کنترل‌کننده ارائه می کند، دارای خطای مدل‌سازی کمتر از 9 درصد می باشد.

behavior modeling of pneumatic soft bending actuators in free and contact conditions

pneumatic soft bending actuators as safe and highly adaptable robots are being considered by researchers, such that they become an ideal choice for making devices that interact more with humans. these advantages come along with several disadvantages. their great adaptability is provided by their high degrees of freedom, and consequently, it makes the modeling a significant challenge for researchers. in this paper, the modeling of a soft fiber-reinforced bending actuator that is in contact with the environment has been conducted by utilizing the finite rigid element method. this method provides a context within which the modeling theories of traditional rigid robots, such as the denavit-hartenberg method, become usable for a soft continuum actuator. therefore, in the following, resorting to this theory, the static and dynamic behavior of a soft actuator under the effect of the external load has been investigated and compared with the empirical results derived from a fabricated actuator. the results show a minimum accuracy of 9 percent, although being as simple as can be used for other purposes like implementing control systems based on that.