Caractérisation expérimentale et modélisation statique des actionneurs McKibben

Les actionneurs McKibben sont des actionneurs pneumatiques avec des rapports force/poids très élevés. Leur capacité à imiter le comportement des muscles biologiques mieux que tout autre actionneur a motivé de nombreuses recherches sur la caractérisation et la modélisation de ces actionneurs. Le but de cet article est de caractériser expérimentalement le comportement des muscles artificiels McKibben avec des paramètres géométriques de base, et de présenter un modèle capable de prédire avec précision le comportement statique en termes de force bloquée et de déplacement libre. Une série d'expériences visant à comprendre le comportement statique des actionneurs a été réalisée. Les résultats pour trois longueurs différentes (4 po, 6 po et 8 po), trois diamètres (1/8 po, 1/4 po et 3/8 po), et une épaisseur de paroi (1/16 po) à des pressions allant de 10 psi à 60 psi illustrent les principales tendances de conception observées dans la géométrie des actionneurs McKibben. Bien que les modèles existants prédisent ce comportement statique, il existe des degrés de précision variables, ce qui motive la présente étude. En utilisant les connaissances acquises lors de l'étude expérimentale, des améliorations pour les deux approches de modélisation ont été explorées, y compris les effets provenant du stockage d'énergie élastique, de la forme non cylindrique et de l'épaisseur variable. Pour augmenter la précision du modèle, un autre ensemble d'expériences a été utilisé pour caractériser l'élasticité des tubes en caoutchouc et des fibres de la tresse. Les comparaisons des données mesurées avec le modèle amélioré indiquent que la capacité à prédire avec précision le comportement statique des actionneurs McKibben a augmenté.