Recovery from fatigue of pneumatic artificial muscle using a thermoplastic elastomer
Recovery from fatigue of pneumatic artificial muscle using a thermoplastic elastomer
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使用热塑性弹性体的气动人工肌肉的疲劳恢复
DOI：
10.1080/01691864.2020.1824808
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发表时间：
2020
影响因子：
2
通讯作者：
Ando Shingo
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tomori Hiroki;Sasama Takuma;Ando Shingo
机器人由软执行器驱动，旨在确保人类安全。橡胶气动人工肌肉(PAM)因其输出力相对较大而备受人们的关注。特别是直纤维气动人工肌肉(SFPAM)具有较高的输出和收缩能力。然而，显著的变形会对橡胶造成很大的应变，从而缩短人造肌肉的寿命。因此，提高人工肌肉的使用寿命对于实际应用具有重要意义。为了实现这一点，这项研究建议使用一种带有人造肌肉的可修复弹性体。我们建议可以通过维护过程来提高人工肌肉的寿命。本文以热塑性弹性体--苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯(SEPS)为研究对象，提出了一种基于热维护的方法。使用SEPS样品的疲劳试验结果表明，使用所建议的热处理可以延长疲劳寿命。然而，我们也必须解决SEP通过加热表现出可塑性的不希望看到的变形。为了避免在加热过程中与SEPS接触，我们提出了微波非接触式加热方法。为了让SEPS捕捉到微波，我们制作了混合碳黑的SEPS样本。疲劳试验表明，微波热处理也提高了炭黑混合SEPS样品的寿命。
Robots, driven by soft actuators, aim at ensuring human safety. Owing to their relatively higher output force than other soft actuators, rubber pneumatic artificial muscles (PAM) are actively researched. In particular, straight-fiber pneumatic artificial muscle (SFPAM) has high output and contraction abilities. However, significant deformation places substantial strain on rubber, shortening the lifespan of artificial muscle. Therefore, improving the lifespan of artificial muscle is important for practical applications. To achieve this, this study proposes the use of a repairable elastomer with artificial muscle. We suggest that the lifespan of artificial muscle can be improved using a maintenance process. Herein, styrene-ethylene-propylene-styrene (SEPS), a type of thermoplastic elastomer, was selected and a heat-based maintenance method proposed. Fatigue test results using the SEPS sample showed an increase in fatigue lifespan using the proposed heat treatment. However, we also have to address undesired deformation of SEPS exhibiting plastic property by heating. To avoid contact with SEPS during heating, we proposed contactless heating method with microwave. To make SEPS catch microwave, we created carbon black-blended SEPS samples. Fatigue tests indicated that the heat treatment method with microwave also increased the lifespan of carbon black-blended SEPS samples.
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