Sztuczne mięśnie pneumatyczne PAM (ang. pneumatic artificial muscle) ze względu na sposób działania można traktować jako siłowniki pneumatyczne jednostronnego działania. Pierwszy muskuł został wynaleziony w 1930 roku przez S. Garasiev’a [5, 6, 19] (chronologiczny wykaz przedstawiający rozwój sztucznych mięśni pneumatycznych zamieszczony jest w tablicy 1). Muskuły pneumatyczne miały być wykorzystywane w medycynie do produkcji protez kończyn. Obecnie stosowane są w wielu gałęziach przemysłu, a także znajdują zastosowanie jako elementy napędowe w robotach mobilnych, antropomorficznych i humanoidalnych [3].
Jakub Takosoglu, Sławomir Błasiak, Ryszard Dindorf, Paweł Łaski
Pneumatyczne aktuatory mięśniowe mają różne kształty i charakterystyki, w zależności od ich budowy i właściwości materiałowych. Najczęściej wykorzystuje się dwa rodzaje muskułów pneumatycznych. W pierwszym przypadku mogą one być oplecione elastyczną siatką o określonych wymiarach geometrycznych i właściwościach sprężystych, w drugim – siatka może być zwulkanizowana z gumą. Siatka mocowana jest na końcach aktuatora mięśniowego tworząc rodzaj sztucznych ścięgien. Siła generowana przez muskuł pneumatyczny zależy od ciśnienia powietrza, długości początkowej muskułu, stopnia skrócenia oraz własności materiałowych. Przy wzroście ciśnienia powietrza występuje jednoczesne zwiększenie obwodu i zmniejszenie długości muskułu, wskutek czego zwiększa się skurcz muskułu i powstaje osiowa siła ciągnąca, odpowiadająca naprężeniom w elastycznej siatce. W początkowej fazie skrócenia muskułu powstaje największa siła, która maleje do zera przy maksymalnym jego skróceniu (tylko w przypadku stałego ciśnienia). Poprzez regulację ciśnienia można kontrolować przenoszoną siłę i stopień skrócenia pneumatycznego aktuatora mięśniowego [8].
Przykłady układów kinematycznych z muskułami pneumatycznymi
Na rysunku 1 przedstawiono różne rozwiązania kinematyczne mięśniowych układów pneumatycznych.
cały artykuł dostępny jest w wydaniu 6 (45) Czerwiec 2011
20 kwietnia 2024
Mięśniowy układ napędowy
Specjalistyczny portal inżynierski dla osób zaangażowanych w tworzenie produktów – maszyn, urządzeń, mechanizmów, podzespołów, części, elementów itd. – od koncepcji do ostatecznego wykonania.