マッキベンアクチュエーターの実験的特性評価と静的モデリング

マッキベンアクチュエーターは、非常に高い力対重量比を持つ空圧アクチュエーターです。生物筋肉の挙動に最もよく一致する能力は、これらのアクチュエーターの特性評価とモデリングに関する多くの研究を促してきました。本論文の目的は、基本的な幾何学的パラメータを用いてマッキベン人工筋肉の挙動を実験的に特性評価し、ブロックされた力と自由変位に関して静的挙動を正確に予測できるモデルを提示することです。アクチュエーターの静的挙動を理解することを目的とした一連の実験が行われました。10 psiから60 psiの圧力範囲で、3つの異なる長さ（4インチ、6インチ、8インチ）、3つの直径（1/8インチ、1/4インチ、3/8インチ）、および1つの壁厚（1/16インチ）に対する結果は、マッキベンアクチュエーターの幾何学に見られる重要な設計傾向を示しています。既存のモデルはこの静的挙動を予測しますが、精度にはさまざまな程度があり、これが本研究の動機となります。実験研究から得られた知見を用いて、弾性エネルギーの蓄積、非円筒形状、および変動する厚さの影響を含む2つのモデリングアプローチの改善が検討されました。モデルの精度を向上させるために、ゴムチューブとブレードの繊維の弾性を特性評価するための別の実験セットが使用されました。測定データと改善されたモデルの比較は、マッキベンアクチュエーターの静的挙動を正確に予測する能力が向上したことを示しています。