Ein neuartiger Mechanismus mit variabler Steifigkeit für die Ansteuerung von dielektrischen Elastomeren

In diesem Papier wird ein neuartiger Mechanismus mit variabler Steifigkeit für das Design eines Antriebs mit variabler Steifigkeit aus dielektrischen Elastomeren (VSDEA) vorgeschlagen, der einen flexiblen Streifen mit einem DEA in einer dielektrischen Elastomer-Minimalenergiekonstruktion kombiniert. Der DEA induziert eine analoge Abstimmung der transversalen Krümmung des Streifens und bietet somit bequem eine spannungssteuerbare Biegesteifigkeit. Der VSDEA tendiert zu einer vollständig flexiblen und kompakten Struktur mit den Vorteilen von Einfachheit und schneller Reaktion. Sowohl experimentelle als auch theoretische Untersuchungen werden durchgeführt, um die Leistungen der variablen Steifigkeit des VSDEA zu enthüllen. Der Einfluss der eingespannten Position auf die Biegesteifigkeit des VSDEA wird analysiert, und danach werden die Effekte der Längen, der Lastpunkte und der angelegten Spannungen auf die Biegesteifigkeit experimentell untersucht. Ein analytisches Modell wird entwickelt, um die Verfügbarkeit dieses Mechanismus mit variabler Steifigkeit zu überprüfen, und die theoretischen Ergebnisse zeigen, dass die Biegesteifigkeit des VSDEA abnimmt, während die angelegte Spannung zunimmt, was gut mit den experimentellen Daten übereinstimmt. Darüber hinaus zeigen die experimentellen Ergebnisse, dass die maximale Veränderung der relativen Steifigkeit etwa 88,80% erreichen kann. Dies kann nützlich sein für das Design und die Optimierung aktiver Strukturen mit variabler Steifigkeit und DEAs für weiche Roboter, Vibrationskontrolle und morphende Anwendungen.