介电弹性体作动器的设计

在电压作用下，介电弹性体可发生显著变形，使其成为致动器的理想材料。然而，由于非线性状态方程、多种失效模式、设计参数和性能测量，设计这样的执行器一直具有挑战性。本文以弹簧卷作动器为例，探讨了这些问题。我们建立了两个自由度的状态方程，并描述了弹性体的几种失效模式的约束，包括电气击穿、机电不稳定、张力损失和拉伸破裂。还包括弹簧的压缩极限。我们表明，对于弹簧辊致动器，轴向的张力损失总是先于机电不稳定。然后，我们描述了通过选择设计参数(如弹性体的预拉伸和弹簧的刚度)来最大化驱动范围的过程。