The McKibben pneumatic artificial muscle is a commonly studied soft robotic actuator, and its quasistatic force-length properties have been well characterized and modeled. However, its damping and force-velocity properties are less well studied. Understanding these properties will allow for more robust dynamic modeling of soft robotic systems. The force-velocity response of these actuators is of particular interest because these actuators are often used as hardware models of skeletal muscles for bioinspired robots, and this force-velocity relationship is fundamental to muscle physiology. In this work, we investigated the force-velocity response of McKibben actuators and the ability to tune this response through the use of viscoelastic polymer sheaths. These viscoelastic McKibben actuators (VMAs) were characterized using iso-velocity experiments inspired by skeletal muscle physiology tests. A simplified 1D model of the actuators was developed to connect the shape of the force-velocity curve to the material parameters of the actuator and sheaths. Using these viscoelastic materials, we were able to modulate the shape and magnitude of the actuators' force-velocity curves, and using the developed model, these changes were connected back to the material properties of the sheaths.


翻译:McKibbben 气动人造肌肉是一个常用的软机器人动画器,其准静态力长的特性已经得到很好的定性和模型化。然而,它的阻力和力速特性研究得不够好。了解这些特性将使得软机器人系统能够进行更强的动态建模。这些动画器的动画速度反应特别令人感兴趣,因为这些动画器常常被用作受生物启发的机器人骨骼肌肉的硬件模型,而这种动画速度关系是肌肉生理学的基础。在这项工作中,我们调查了McKibbbbben 动画家的强度-速度反应,以及它通过使用粘凝胶聚合物壳结构来调节这种反应的能力。这些粘粘粘粘的McKibbbbbbben动画家(VMAs)使用了由骨骼肌肉生理生理生理学测试所启发的等速实验。一个简化的1D动画家模型是将力速度曲线的形状与动作手动和外壳材料参数联系起来的。我们利用这些粘结材料的粘性材料的尺寸和变形变形的形状,我们用这些变形变形的动作和变形变形变了这些变形的形状。

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