Active cooling of twisted coiled actuators via fabric air channels
Notice bibliographique
Résumé
Twisted coiled actuators (TCAs) are promising artificial muscles for wearable soft robotic devices due to their biomimetic properties, inherent compliance, and slim profile. These artificial muscles are created by super-coiling nylon thread and are thermally actuated. Unfortunately, their slow natural cooling rate limits their feasibility when used in wearable devices for upper limb rehabilitation. Thus, a novel cooling apparatus for TCAs was specifically designed for implementation in soft robotic devices. The cooling apparatus consists of a flexible fabric channel made from nylon pack cloth. The fabric channel is lightweight and could be sewn onto other garments for assembly into a soft robotic device. The TCA is placed in the channel, and a miniature air pump is used to blow air through it to enable active cooling. The impact of channel size on TCA performance was assessed by testing nine fabric channel sizes—combinations of three widths (6, 8, and 10 mm) and three heights (4, 6, and 8 mm). Overall, the performance of the TCA improved as the channel dimensions increased, with the combination of a 10 mm width and an 8 mm height resulting in the best balance between cooling time, heating time, and stroke. This channel was utilized in a follow-up experiment to determine the impact of the cooling apparatus on TCA performance. In comparison to passive cooling without a channel, the channel and miniature air pump reduced the TCA cooling time by 42% ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM1"><mml:mn>21.71</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>1.24</mml:mn></mml:math> s to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM2"><mml:mn>12.54</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>2.31</mml:mn></mml:math> s, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM3"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo><</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn></mml:math> ). Unfortunately, there was also a 9% increase in the heating time ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM4"><mml:mn>3.46</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.71</mml:mn></mml:math> s to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM5"><mml:mn>3.76</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.71</mml:mn></mml:math> s, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM6"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo><</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn></mml:math> ) and a 28% decrease in the stroke ( <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM7"><mml:mn>5.40</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.44</mml:mn></mml:math> mm to <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM8"><mml:mn>3.89</mml:mn><mml:mo>±</mml:mo><mml:mn>0.77</mml:mn></mml:math> mm, <mml:math xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" id="IM9"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo><</mml:mo><mml:mn>0.001</mml:mn></mml:math> ). This work demonstrates that fabric cooling channels are a viable option for cooling thermally actuated artificial muscles within a soft wearable device. Future work can continue to improve the channel design by experimenting with other configurations and materials.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».