Exportação concluída — 

Design of pneumatic and hydraulic soft actuators by topology optimization method.

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Souza, Eduardo Moscatelli de
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-21102020-111748/
Resumo: Soft robots are machines completely or partly designed from compliant materials (such as elastomers) to circumvent limitations presented by stiff robots like difficulties to operate in unstructured environments and to handle fragile objects. In general, soft robots are capable of realizing complex movements by the deformation of their own structure. Therefore, it is necessary to find an appropriate structure for each movement requirement. This can be facilitated by automation techniques, so, recently, researchers are investigating automated design techniques to create enhanced soft actuators. In this context, this dissertation is dedicated to study the application of density-based topology optimization to the design of soft actuators driven by pressure loads (pneumatic and hydraulic). The approach followed is to synthesize compliant mechanisms actuated by design dependent loads. The compliant mechanisms are synthesized by selecting the maximization of output displacement as objective function and the design dependent load problem is solved by using mixed displacement-pressure finite elements. This work shows that undesired open designs may be obtained if no constraint is used, becauseholes may appear during optimization. Therefore, a projection technique is proposed to avoid open designs and its effectiveness is demonstrated by the solution of three numerical examples: a bending, a linear, and an inverter actuator. The finite element problem is solved by using FEniCS framework, the optimization is carried with an interior point algorithm (IPOPT), and part of the sensitivity analysis is automated by dolfin-adjoint package.
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