Online Variable Recruitment for Pneumatic Artificial Muscles with Springs
2020 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE credits
Student thesisAlternative title
Variabel rekrytering under drift av pneumatiska, artificiella muskler med fjädrar (Swedish)
Abstract [en]
Pneumatic artificial muscles (PAMs) have gained attention in the realm of soft robotics for their high power to weight ratio, low manufacturing cost, low weight, and relatively high compliance. This makes them appear as a great candidate for exoskeletons. An area of recent research involves variable recruitment, the process of successively activating individual PAMs from a set to improve overall system efficiency. While a few simulation and quasi-static studies exist, very little research has investigated real time switching with a physical system. In the quasi-static studies, the buckling of non-activated PAMs has been a consistent issue. In this thesis, a set of six parallel PAMs are connected serially to individual springs to prevent non-activated PAMs from buckling during contraction. The system is run through both a batch and orderly, open loop recruitment cycle to better understand transition effects and energy consumption. It was found that the batch method uses more energy and is prone to disturbances during transitions. The serial elastic elements do prevent buckling at the cost of individual recruitment level movement capability. Recommendations for implementing the switching strategies and how to use springs are given.
Abstract [sv]
Pneumatiska artificiella muskler (PAM) har fått uppmärksamhet inom området för mjuk robotik för deras höga effekt-/viktförhållande, låga tillverkningskostnader, låg vikt och relativt enkla att implementera. Detta gör dem till bra kandidater för exoskelett. Ett område inom ny forskning innefattar variabel rekrytering, en process där man successivt aktiverar enskilda PAM i ett system bestående av flera sådana, för att förbättra den totala systemeffektiviteten. Medan några simulerings- och kvasistatiska studier existerar, har väldigt lite forskning undersökt realtidskoppling med ett fysiskt system. I de kvasistatiska studierna har knäckningen av ickeaktiverade PAM: er varit en konsekvent fråga. I detta projekt är en uppsättning av sex parallella PAM-serier anslutna seriellt till enskilda fjädrar för att förhindra att icke-aktiverade PAM-skivor knäcks under sammandragning. Systemet körs genom både en "batch-" och en "orderly-"openloop-rekryteringscykel för att bättre förstå övergångseffekter och energiförbrukning. Det visade sig att batchmetoden använder mer energi och är mer benägen att påverkas av att störningar under övergångar. Fjädrarna förhindrar dock knäckning på bekostnad av individuell rekryteringsnivå. Rekommendationer för att implementera omkopplingsstrategierna och hur man använder fjädrar ges.
Place, publisher, year, edition, pages
2020. , p. 45
Series
TRITA-ITM-EX ; 2020:430
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-279666OAI: oai:DiVA.org:kth-279666DiVA, id: diva2:1461553
Subject / course
Mechatronics
Educational program
Degree of Master
Presentation
2020-08-21, 00:00
Supervisors
Examiners
2020-08-272020-08-272022-06-25Bibliographically approved