Pneumatic Artificial Muscle

McKibben actuators

Un attuatore sicuramente di rilievo per le sue straordinarie caratteristiche è l'air muscle. É costituito da una camera d'aria imbrigliata all'interno di una rete intrecciata... tutto qui.


Variando la pressione del fluido al suo interno (ed in relazione al carico applicato) il "muscolo" si contrae esercitando una forza notevole.

Il costo per produrlo è molto basso, non richiede manutenzione, pesa poco, è flessibile... il problema?


Risulta complicato progettare un efficiente, preciso ed altrettanto economico sistema di controllo. Noi cominciamo a sperimentare, magari salta fuori qualche idea interessante!


aspetti meccanici dell'attuatore

 Una caratteristica fondamentale di un attuatore deve essere l'affidabilità; a questo proposito abbiamo progettato i raccordi che riducano il più possibile l'usura agli estremi del muscolo, la zona più critica.

 

Le parti dell'assieme meccanico sono stati realizzati con il solo uso del tornio.

Il metallo adottato è l'ottone ma è stato realizzato un prototipo in alluminio (serie 2xxx) con un notevole guadagno di peso complessivo.

 

Cosa fondamentale, la camera d'aria non viene bloccata assieme alla rete, bensì possiede una sede con anello di tenuta interno a quello della rete, dove la pressione tra anello-raccordo è molto più elevata poiché per attrito deve garantire che il carico applicato non la sfili.

 

Inoltre la sostituzione della camera d'aria e della rete in caso di rottura è notevolmente semplificata rispetto ad altre soluzioni adottate sinora.

 

MATERIALI UTILIZZATI:

  • raccordi in OTTONE oppure ALLUMINIO serie 2xxx
  • rete intrecciata in NYLON
  • camera d'aria in BUTILE

Si sta valutando la possibilità di utilizzare materiali più performanti come la fibra di carbonio o vetro per la rete, camera d'aria in silicone per ridurre l'isteresi e permettere l'utilizzo di fluidi in un range di temperatura più ampio.

 

Ricordiamo che ogni elaborato, compresi disegni e soluzioni tecniche sono vincolati da copyright.  Per ulteriori info contattateci.


Prove di carico

Abbiamo effettuato una serie di misure con l'obbiettivo di evidenziare il comportamento del muscolo variando il carico applicato e la pressione interna. Dai primi grafici si può osservare una discreta isteresi dovuta all'azione della gomma sulla rete che ha invece un comportamento rigido ed elastico. Un altro aspetto importante è la non linearità della forza esercitata lungo tutta l'escursione. Prima di iniziare a definire le caratteristiche del sistema di controllo, manca ancora un componente essenziale, ovvero le valvole necessarie per manipolare la portata di fluido in entrata ed uscita. Inutile dire che a seconda della tipologia, il sistema complessivo "attuatore" varierà di molto.


Test preliminari di controllo