Yumuşak Aktüatörlerde Geometrik Parametrelerin Bükülmeye Etkisi: FEA Simülasyonu
Öz
Yumuşak pnömatik aktüatörler, esnek yapıları ve adaptif hareket kabiliyetleri sayesinde son yıllarda geniş bir ilgi alanı oluşturmuştur. Bununla birlikte, geometrik tasarım değişkenlerinin mekanik davranış üzerindeki etkilerine ilişkin mevcut çalışmaların kapsamı sınırlıdır. Bu çalışmada, içi boş odacıklı bir yumuşak pnömatik aktüatörün radius varlığı/yokluğu ve boyut (105 mm ve 139 mm) gibi tasarım parametrelerinin, farklı basınç koşulları altında bükülme davranışı üzerindeki etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Aktüatör geometrisi Fusion 360 yazılımında oluşturulmuş, silikon malzemenin hiperelastik özellikleri Mooney–Rivlin modeliyle tanımlanmıştır. Mekanik analizler ANSYS ortamında Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEA) kullanılarak gerçekleştirilmiş ve 5, 10 ve 15 kPa iç basınç seviyeleri için tekrarlanmıştır. Analiz sonuçları, geometrik parametrelerdeki farklılıkların aktüatörün bükülme miktarı ve şekli üzerinde belirgin bir etkiye sahip olabileceğini göstermektedir. Bu bulgular, yumuşak pnömatik aktüatörlerin tasarımında geometrik değişkenlerin dikkate alınmasının performans açısından önemli olduğunu ortaya koymaktadır.
Anahtar Kelimeler
Destekleyen Kurum
Proje Numarası
Teşekkür
Kaynakça
- Ariyanto, M., Munadi, M., Setiawan, J. D., Mulyanto, D., & Nugroho, T. (2019). Three-fingered soft robotic gripper based on pneumatic network actuator. In 2019 6th International Conference on Information Technology, Computer and Electrical Engineering (ICITACEE) (pp. 1-5). IEEE.
- Awad, L. N., Bae, J., O’donnell, K., De Rossi, S. M., Hendron, K., Sloot, L. H., ... & Walsh, C. J. (2017). A soft robotic exosuit improves walking in patients after stroke. Science translational medicine, 9(400), eaai9084.
- Baloch, S. K., Tunio, I. A., Ali, I., & Ahmed, S. (2023). A Nonlinear Finite Element Analysis of a Tapered Soft Actuator for Improved Bending Performance in Soft Robotics. Journal of Computing & Biomedical Informatics, 5(01), 336-344.
- Bhatia, A., & Sehgal, A. K. (2023). Additive manufacturing materials, methods and applications: A review. Materials Today: Proceedings, 81, 1060-1067.
- Cheng, J., Yu, S., Wang, R., & Ge, Q. (2024). Digital light processing based multimaterial 3D printing: challenges, solutions and perspectives. International Journal of Extreme Manufacturing, 6(4), 042006.
- Cianchetti, M., Laschi, C., Menciassi, A., & Dario, P. (2018). Biomedical applications of soft robotics. Nature Reviews Materials, 3(6), 143-153. https://doi.org/10.1038/s41578-018-0022-y.
- Davila-Vilchis, J. M., Ávila-Vilchis, J. C., Vilchis-González, A. H., Zúñiga-Avilés, L. A., & Jacinto-Villegas, J. M. (2022). Fabric inflatable soft actuators for soft wearable devices: The mosar case. Machines, 10(10), 871.
- Elfferich, J. F., Dodou, D., & Della Santina, C. . (2022). Soft robotic grippers for crop handling or harvesting: A review. Ieee Access, 10, 75428-75443
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Sonlu Elemanlar Analizi, Biyomühendislik (Diğer), Biyomekanik
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Ömer Alaca
*
0000-0002-6232-5447
Türkiye
Elif Nur Selçuk
0000-0003-3799-4304
Türkiye
Hatice Akman
0000-0002-8906-2122
Türkiye
Reşat Selbaş
0000-0003-4802-1831
Türkiye
Yayımlanma Tarihi
1 Haziran 2026
Gönderilme Tarihi
26 Ağustos 2025
Kabul Tarihi
11 Kasım 2025
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2026 Cilt: 16 Sayı: 2