論文の概要: Untethered thin dielectric elastomer actuated soft robot
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.17940v1
- Date: Fri, 12 Dec 2025 14:57:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 08:17:40.435145
- Title: Untethered thin dielectric elastomer actuated soft robot
- Title（参考訳）: 非接触型誘電体エラストマー作動ソフトロボット
- Authors: Xi Wang, Jing Liu, Siqian Li, Hengtai Dai, Jung-Che Chang, Adam Rushworth, Xin Dong,
- Abstract要約: 本研究では, 薄型誘電体エラストマーアクチュエータを用いた非テーサ型薄型ソフトロボットを提案する。
身長38mm、身長6mm、体重2.34グラム。
係留されていない構成は、0.5mm/sの移動速度を実現し、閉じ込められた複雑な環境をナビゲートするのに非常に適している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.323571668177694
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Thin dielectric elastomer actuator (DEA) features a unique in-plane configuration, enabling low-profile designs capable of accessing millimetre-scale narrow spaces. However, most existing DEA-powered soft robots require high voltages and wired power connections, limiting their ability to operate in confined environments. This study presents an untethered thin soft robot (UTS-Robot) powered by thin dielectric elastomer actuators (TS-DEA). The robot measures 38 mm in length, 6 mm in height, and weighs just 2.34 grams, integrating flexible onboard electronics to achieve fully untethered actuation. The TS-DEA, operating at resonant frequencies of 86 Hz under a low driving voltage of 220 V, adopts a dual-actuation sandwiched structure, comprising four dielectric elastomer layers bonded to a compressible tensioning mechanism at its core. This design enables high power density actuation and locomotion via three directional friction pads. The low-voltage actuation is achieved by fabricating each elastomer layer via spin coating to an initial thickness of 50 um, followed by biaxial stretching to 8 um. A comprehensive design and modelling framework has been developed to optimise TS-DEA performance. Experimental evaluations demonstrate that the bare TS-DEA achieves a locomotion speed of 12.36 mm/s at resonance, the untethered configuration achieves a locomotion speed of 0.5 mm/s, making it highly suitable for navigating confined and complex environments.
- Abstract（参考訳）: 薄い誘電体エラストマーアクチュエータ(DEA)は、一意の面内構成を持ち、ミリメートル規模の狭い空間にアクセスできる低い設計を可能にする。
しかし、既存のDEA駆動のソフトロボットの多くは、高電圧と有線電力接続を必要とし、制限された環境での運用能力を制限する。
本研究は, 薄型誘電体エラストマーアクチュエータ(TS-DEA)を動力とする非テーサ型薄型ソフトロボット (UTS-Robot) を提案する。
このロボットは長さ38mm、高さ6mmで重量はわずか2.34グラムで、柔軟性のある電子部品を内蔵し、完全な非係留アクチュエータを実現する。
低駆動電圧で86Hzの共振周波数で220Vの低電圧で動作するTS−DEAは、そのコアの圧縮性張力機構に結合された4つの誘電性エラストマー層からなる2重作動サンドイッチ構造を採用する。
この設計により、3つの方向摩擦パッドによる高出力密度アクチュエータと移動が可能となる。
この低電圧アクチュエータは、各エラストマー層をスピンコーティングにより50馬力の初期厚みに加工し、次いで2軸延伸して8馬力とする。
TS-DEAの性能を最適化するために、包括的な設計およびモデリングフレームワークが開発された。
実験により、裸のTS-DEAは共鳴で12.36mm/sの移動速度を達成し、不要な構成は0.5mm/sの移動速度を達成し、閉じ込められた複雑な環境をナビゲートするのに非常に適していることが示された。
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