Flexible Roboterstruktu­ren auf Basis dielektrischer Elastomerakto­ren

Dielektrische Elastomeraktoren (DEAs) haben vielversprechende Eigenschaften als künstliche Muskeln in flexiblen Roboterstrukturen eingesetzt zu werden. Für eine optimale Kraftübertragung müssen die dielektrischen Elastomermembranen hinreichend vorgedehnt werden. Die Integration der vorgedehnten Membranen in weichen und elastischen Systemen ist jedoch eine Herausforderung, da die gespeicherte Dehnungsenergie flexible Elemente erheblich verformen kann. Franke et al. (Professur für Mikrosystemtechnik) entwickelten eine flexible Roboterstruktur mit einem antagonistisch arbeitenden Paar künstlicher DEA-Muskeln, welche durch ein bioinspiriertes Skelett stabilisiert wurden und eine definierte bimorphe Biegekrümmung sowohl in statischem als auch dynamischem Betrieb erlaubten. Anhand verschiedener Experimente konnte der Einfluss der Membranvordehnung sowie der Steifigkeit der Roboterstruktur auf die statische und dynamische Biegeverschiebung, Resonanzfrequenzen und Blockierkräfte gezeigt und optimiert werden. Zur Identifizierung der wesentlichen Einflussparameter diente ein analytisches Modell auf Basis der klassischen Laminat-Theorie. Das in Frontiers Robotics and AI veröffentlichte Paper ist eine erfolgreiche interdisziplinäre Kooperation zwischen dem Institut für Halbleiter- und Mikrosystemtechnik (Prof. Richter, Professur für Mikrosystemtechnik), dem Institut für Festkörpermechanik (Prof. Wallmersperger, Professur für Mechanik Multifunktionaler Strukturen) und der Firma PowerON Ltd. (Dr. Henke). Publikation