Soft Electrothermal Meta-Actuator for Robust Multifunctional Control

要約

ソフトな電気的アクチュエーターは、単純さ、コンプライアンス、および制御の容易さのために、多様なアプリケーションドメインに非常に興味深いものです。
ただし、熱的に誘導される機械的作動の性質は、固有の動き、環境感受性、パッシブ冷却によって制限された遅い応答時間：固有の操作制約を設定します。
これらの制約を克服するために、薄膜のエンジニアリング熱伝達を使用して多機能操作を実現するメタアクチュエーターアーキテクチャを提案します。
大量のたわみ（$ \ geq $ 28％の0.75 w）で電気的に選択可能な双方向運動を示し、従来のアクチュエーター（> 100 $ \ times $ dower）と比較した場合の周囲温度変化に対する熱感度を抑制し、残りの状態に積極的に強制的に戻されます。
さらに、メタアクチュエーターのアプローチにより、複雑なオブジェクトを操作するための拡張範囲の動きが可能になることを示します。
汎用性の高いソフトグリッパー操作は、ソフトロボット工学とデバイスのメタアクチュエーターの可能性を強調しています。

要約(オリジナル)

Soft electrothermal actuators are of great interest in diverse application domains for their simplicity, compliance, and ease of control. However, the very nature of thermally induced mechanical actuation sets inherent operation constraints: unidirectional motion, environmental sensitivity, and slow response times limited by passive cooling. To overcome these constraints, we propose a meta-actuator architecture, which uses engineered heat transfer in thin films to achieve multifunctional operation. We demonstrate electrically selectable bidirectional motion with large deflection ($ \geq $28% of actuator length at 0.75 W), suppressed thermal sensitivity to ambient temperature changes when compared to conventional actuators (>100$ \times $ lower), and actively forced return to the rest state, which is 10 times faster than that with passive cooling. We further show that our meta-actuator approach enables extended ranges of motions for manipulating complex objects. Versatile soft gripper operations highlight the meta-actuator’s potential for soft robotics and devices.

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