Soft pneumatic actuators with integrated resistive sensors enabled by multi-material 3D printing
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The concept of soft robots has garnered significant attention in recent studies due to their unique capability to interact effectively with the surrounding environment. However, as the number of innovative soft pneumatic actuators (SPAs) continues to rise, integrating traditional sensors becomes challenging due to the complex and unrestricted movements exhibited by SPA during their operation. This article explores the importance of utilising one-shot multi-material 3D printing to integrate soft force and bending sensors into SPAs. It highlights the necessity of a well-tuned and robust low-cost fabrication process to ensure the functionality of these sensors over an extended period. Fused deposition modelling (FDM) offers a cost-effective solution for embedding sensors in soft robots, directly addressing such necessity. Also, a finite element method (FEM) based on the nonlinear hyper-elastic constitutive model equipped with experimental input is developed to precisely predict the deformation and tip force of the actuators measured in experiments. The dynamic mechanical test is conducted to observe and analyse the behaviour and resistance changes of conductive thermoplastic polyurethane (CTPU) and varioShore TPU (VTPU) during a cyclic test. The flexible sensor can detect deformations in SPAs through the application of air pressure. Similarly, the force sensor exhibits the ability to detect grasping objects by detecting changes in resistance. These findings suggest that the resistance change corresponds directly to the magnitude of the mechanical stimuli applied. Thus, the device shows potential for functioning as a resistive sensor for soft actuation. Furthermore, these findings highlight the significant potential of 3D and 4D printing technology in one-shot fabrication of soft sensor-actuator robotic systems, suggesting promising applications in various fields like grippers with sensors and rehabilitation devices.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».