Niet-lineair gedrag handig gebruikt in kunstmatige spier

21 augustus 2015 

Hardvard-onderzoeker Bas Overvelde heeft samen met twee studenten van de TU Delft - zijn alma mater - een zeer snel en sterk reagerende kunstmatige spier ontwikkeld door slim gebruik te maken van het welbekende twee-ballonnen-experiment; wanneer een half opgeblazen ballon wordt verbonden met een volledig opgeblazen exemplaar, zal die zich daarin legen. Dit tegenintuïtieve gedrag - de meeste mensen verwachten dat de twee ballonnen even groot worden - is te verklaren door de niet-lineaire relatie tussen luchtdruk en het oppervlak van de ballon.

Dit principe is ook in kunstspieren toe te passen. Kunstspieren bestaan typisch uit een opblaasbare blaas omhuld door een stevige maar flexibele ‘kooi’ van stroken in de lengterichting. Wanneer er lucht of vloeistof in de blaas wordt gepompt, zet de constructie uit en neemt af in lengte, en wanneer deze leegloopt nemen lengte en dikte weer af. Dit gedrag is lineair met de hoeveelheid vloeistof of lucht die wordt rondgepompt. De spieren reageren daardoor vrij traag en vereisen relatief veel werk van de pompen.

Overvelde en zijn studenten bedachten echter dat het mogelijk is om een plotselinge omslag te bereiken door twee spieren met elkaar te verbinden en ze op de rand van hun instabiliteit te opereren. De onderzoekers stelden een wiskundig model op waarmee het gedrag van de onderling verbonden spieren doorgerekend kon worden, rekening houdend met alle niet-lineaire factoren - zoals de kooi die het volume op een gegeven moment beperkt ondanks toenemende druk.

Daarmee ontdekten ze dat het mogelijk is om een spier te maken die plotseling reageert door deze te koppelen aan een opgeblazen spier. Wanneer een klein beetje lucht of water wordt toegevoegd, leegt deze zich plotseling volledig in de andere spier. Uiteindelijk wisten de onderzoekers het model ook om te zetten in een praktijkdemonstratie. Een filmpje hiervan plaatsten ze op Youtube.

Wilt u het volledige artikel lezen?

AGENDA

Events

Dutch RF Conference

29 november

Nijmegen

High-Tech Systems 2018

22 maart

Eindhoven or Nijmegen

Trainingen

Basics & design principles for ultra-clean vacuum

5 december - 8 december

Eindhoven

Design for additive manufacturing

13 december - 15 december

Eindhoven

Topbanen
Sioux CCM

Manager Mechanics

Sioux CCM

Nuenen

Actemium

Software Engineer Services (PLC/SCADA)

Actemium

Veghel en Roermond

Océ Technologies

Supervisor Machines

Océ Technologies

Venlo

Techwatch

Techwatch | bv | Novio Tech Campus | Transistorweg 7-H | 6534 AT Nijmegen
T. +31 (0)24 - 350 3532 | info@techwatch.nl

Copyright ©  2017 Mechatronica&Machinebouw - All Rights Reserved

×