論文の概要: Analytical and Experimental Force Analysis of a Soft Linear Pneumatic Actuator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.21836v1
• Date: Thu, 21 May 2026 00:00:03 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-22 16:35:42.035883
• Title: Analytical and Experimental Force Analysis of a Soft Linear Pneumatic Actuator
• Title（参考訳）: ソフトリニア空気圧アクチュエータの解析と実験
• Authors: Mohammed Abboodi,
• Abstract要約: ソフトスリーブアクチュエータ(SSAs)は、ウェアラブルおよびアシストロボットシステムのための空気圧アクチュエーターアプローチとして開発されている。 本稿では,リニアソフトスリーブアクチュエータ(LSSA)の解析および実験的力解析について述べる。 その結果, LSSA力の発生は圧力, 幾何, 変位, 荷重, 軸方向硬さの複合効果によって制御されることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Soft sleeve actuators (SSAs) have recently been developed as a pneumatic actuation approach for wearable and assistive robotic systems. By integrating the actuation structure into a sleeve-like geometry, these actuators can reduce reliance on external attachment layers and transmission mechanisms while maintaining compliance with limb-shaped surfaces. However, the force-generation behavior of SSAs remains insufficiently explained, particularly with respect to the variation of output force during extension, the influence of external loading, and the mechanical role of axial stiffness. This paper presents an analytical and experimental force analysis of a linear soft sleeve actuator (LSSA). A quasi-static analytical model was developed by expressing the net axial force as the pressure-generated contribution from the cap and folded walls, reduced by the force associated with axial stiffness. The model incorporates internal pressure, projected pressure areas, folded wall geometry, axial displacement, and an experimentally fitted axial stiffness relation. Prescribed-extension and static-load experiments were conducted to evaluate the actuator response. At 125 kPa, the generated force decreased from approximately 112 N at zero extension to nearly zero at 40 mm. Static loading delayed measurable force generation and reduced force output, particularly at low and intermediate pressures. The results show that LSSA force generation is governed by coupled effects of pressure, geometry, displacement, loading, and axial stiffness.
• Abstract（参考訳）: ソフトスリーブアクチュエータ (SSAs) は、近年、ウェアラブルおよびアシストロボットシステムのための空気圧アクチュエーターアプローチとして開発されている。 これらのアクチュエータは、アクチュエータ構造をスリーブのような形状に組み込むことで、手足状表面へのコンプライアンスを維持しつつ、外部のアタッチメント層や伝達機構への依存を減らすことができる。 しかし, SSAの力発生挙動は, 特に伸張時の出力力の変動, 外部荷重の影響, 軸方向硬さの機械的役割について, 十分に説明されていない。 本稿では,リニアソフトスリーブアクチュエータ (LSSA) の解析および実験的力解析について述べる。 準静圧解析モデルは, 軸方向の剛性に伴う力によって低減され, キャップと折りたたみ壁からの圧力による寄与としてネット軸力を表現し, 準静圧解析モデルを開発した。 このモデルには、内部圧力、突出圧領域、折り畳み壁形状、軸変位、および実験的に取り付けられた軸剛性関係が組み込まれている。 アクチュエータ応答を評価するために, 既定拡張および静的負荷実験を行った。 125kPaでは、生成力は約112Nから40mmでほぼ0に低下した。 静的負荷は、特に低圧と中圧で、測定可能な力の生成と出力の削減を遅らせた。 その結果, LSSA力の発生は圧力, 幾何, 変位, 荷重, 軸方向硬さの複合効果によって制御されることがわかった。

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