Prosthesis design driven by electroactive polymers

• Autorzy: Dominik I. , Kaszuba F. , Dwornicka R.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie polimerów elektroaktywnych do budowy protez

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Applications of dielectric elastomer (DE) actuators are presented in this paper. Dielectric elastomers (a type of electroactive polymer) are one the most promising smart materials. They consist of two flexible electrodes and a dielectric film between them. After applying voltage (3–5 kV) to the electrodes, the thickness of the polymer layer lowers. Changes of the thickness can be indirectly measured , enabling the element to work as a sensor. A self-sensing and energy harvesting elements are also described. Two applications are described – an active orthosis and a force feedback device.

PL

W artykule przedstawione są zastosowania siłowników opartych na elastomerach dielektrycznych. Materiały te są jednym z najbardziej obiecujących przedstawicieli materiałów inteligentnych, a dokładniej – polimerów elektroaktywnych. Składają się z dwu podatnych elektrod i warstwy polimerowego dielektryka pomiędzy nimi. Po przyłożeniu napięcia aktywacji (ok. 3–5 kV) zmniejsza się grubość tej warstwy. Ta zmiana grubości może być mierzona w sposób pośredni, co pozwala na pracę element jako czujnika. Opisano tryb jednoczesnej pracy siłownikowo-czujnikowej i magazynowania energii. Dwa zastosowania zostały szczegółowo opisane: aktywny wyciąg ortopedyczny palca i urządzenie do siłowego sprzężenia zwrotnego.

Słowa kluczowe

EN

dielectric elastomers; electroactive polymers; smart materials

PL

polimery elektroaktywne; materiały inteligentne; elastomery dielektryczne

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2013
• Tom: R. 110, z. 1-M
• Strony: 65--72
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., wz., il.

Twórcy

autor

Dominik I.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Process Control

autor

Kaszuba F.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mechanical Engineering and Robotics, Department of Process Control

autor

Dwornicka R.

• Institute of Applied Informatics, Faculty of Mechanical Engineering, Cracow University of Technology

Bibliografia

• [1] Liu Y., Liu L., Zhang Z., Leng J., Dielectric elastomer film actuators: characterization, experiment and analysis, Smart Materials and Structures, vol. 18, no. 9, p. 095024, 2009 (http://stacks.iop.org/0964-1726/18/i=9/a=095024).
• [2] Przychodzki W., Włochowicz A., Fizyka Polimerów, PWN, Warszawa 2001.
• [3] Bar-Cohen Y., Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles: Reality, Potential, and Challenges, ser. SPIE Press Monograph. Society of Photo Optical, 2004 (http://books.google.pl/books?id=uxqgkdqE9FIC).
• [4] European scientific network for artificial muscles (http://www.esnam.eu).
• [5] Shahinpoor M., Bar-Cohen Y., Simpson J.O., Smith J., Ionic polymer-metal composites (ipmcs) as biomimetic sensors, actuators and artificial muscles – a review, Smart Materials and Structures, vol. 7, no. 6, p. R15, 1998 (http://stacks.iop.org/0964-1726/7/i=6/a=001).
• [6] Kofod G., Dielectric elastomer actuators, Ph.D. dissertation, The Technical University of Denmark, Risø 2001.
• [7] Lotz P., Matysek M., Schlaak H., Fabrication and application of miniaturized dielectric elastomer stack actuators, Mechatronics, IEEE/ASME Transactions on, vol. 16, no. 1, pp. 58-66, feb. 2011.
• [8] Jung K., Kim K.J., Choi H.R., A self-sensing dielectric elastomer actuator, Sensors and Actuators A: Physical, vol. 143, no. 2, pp. 343-351, 2008 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S092442470700814X).
• [9] Danfoss polypower (http://www.polypower.com/products/Generators).
• [10] Kornbluh R.D., Pelrine R., Pei Q., Heydt, S. Stanford R., Oh S., Eckerle J., Electroelastomers: applications of dielectric elastomer transducers for actuation, generation, and smart structures, pp. 254-270, 2002 (http://dx.doi.org/10.1117/12.475072).
• [11] Carpi F., Migliore A., Serra G., Rossi D.D., Helical dielectric elastomer actuators, Smart Materials and Structures, vol. 14, no. 6, p. 1210, 2005 (http://stacks.iop.org/0964-1726/14/i=6/a=014).
• [12] Astin A.D., Finger force capability: measurement and prediction using anthropometric and myoelectric measures, Master’s thesis, Virginia Polytechnic Institue and State University, Blacksburg 1999.