סמאַרט טעקסטיילז ניצן פליסיק-געטריבן קינסטלעך מוסקל פייבערז

דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com.איר נוצן אַ בלעטערער ווערסיע מיט לימיטעד CSS שטיצן.פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער דיסייבאַל קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer).אין אַדישאַן, צו ענשור אָנגאָינג שטיצן, מיר ווייַזן דעם פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
דיספּלייז אַ קעראַסעל פון דרייַ סליידז אין אַמאָל.ניצן די פריערדיקע און ווייַטער קנעפּלעך צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט, אָדער נוצן די סליידער קנעפּלעך אין די סוף צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט.
קאַמביינינג טעקסטיילז און קינסטלעך מאַסאַלז צו שאַפֿן קלוג טעקסטיילז איז אַטראַקטינג אַ פּלאַץ פון ופמערקזאַמקייט פון ביידע וויסנשאפטלעכע און ינדאַסטריאַל קהילות.סמאַרט טעקסטיילז פאָרשלאָגן פילע בענעפיץ, אַרייַנגערעכנט אַדאַפּטיוו טרייסט און אַ הויך גראַד פון קאַנפאָרמאַנסע צו אַבדזשעקץ בשעת פּראַוויידינג אַקטיוו אַקטואַטיאָן פֿאַר די געבעטן באַוועגונג און שטאַרקייט.דער אַרטיקל גיט אַ נייַע קלאַס פון פּראָוגראַמאַבאַל קלוג פאַבריקס געמאכט מיט פאַרשידן מעטהאָדס פון וויווינג, וויווינג און גלוינג פליסיק-געטריבן קינסטלעך מוסקל פייבערז.א מאַטאַמאַטיקאַל מאָדעל איז דעוועלאָפּעד צו באַשרייַבן די פאַרהעלטעניש פון די ילאָנגגיישאַן קראַפט פון ניטיד און וואָווען טעקסטיל שיץ, און דעמאָלט זייַן גילטיקייַט איז טעסטעד יקספּערמענאַלי.די נייַע "קלוג" טעקסטיל פֿעיִקייטן הויך בייגיקייט, קאַנפאָרמאַליטי און מעטשאַניקאַל פּראָגראַממינג, וואָס אַלאַוז מולטי-מאָדאַל באַוועגונג און דיפאָרמיישאַן קייפּאַבילאַטיז פֿאַר אַ ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַנז.פאַרשידן קלוג טעקסטיל פּראָוטאַטייפּס זענען באשאפן דורך יקספּערמענאַל וועראַפאַקיישאַן, אַרייַנגערעכנט פאַרשידן קאַסעס פון פאָרעם טוישן אַזאַ ווי ילאָנגגיישאַן (אַרויף צו 65%), שטח יקספּאַנשאַן (108%), ריידיאַל יקספּאַנשאַן (25%) און בענדינג באַוועגונג.דער באַגריף פון ריקאַנפיגיעריישאַן פון פּאַסיוו בעקאַבאָלעדיק געוועבן אין אַקטיוו סטראַקטשערז פֿאַר ביאַמימעטיק פורעמונג סטראַקטשערז איז אויך יקספּלאָרד.די פארגעלייגט קלוג טעקסטיילז זענען געריכט צו פאַסילאַטייט די אַנטוויקלונג פון קלוג וועראַבאַלז, האַפּטיק סיסטעמען, בייאָומימעטיק ווייך ראָובאַץ און וועראַבאַל עלעקטראָניק.
שטרענג ראָובאַץ זענען עפעקטיוו ווען ארבעטן אין סטראַקטשערד ינווייראַנמאַנץ, אָבער האָבן פּראָבלעמס מיט די אומבאַקאַנט קאָנטעקסט פון טשאַנגינג ינווייראַנמאַנץ, וואָס לימאַץ זייער נוצן אין זוכן אָדער עקספּלעריישאַן.נאַטור האלט צו יבערראַשן אונדז מיט פילע ינווענטיוו סטראַטעגיעס צו האַנדלען מיט פונדרויסנדיק סיבות און דייווערסיטי.פֿאַר בייַשפּיל, די טענדאַלז פון קליימינג געוויקסן דורכפירן מולטימאָדאַל מווומאַנץ, אַזאַ ווי בענדינג און ספּיראַלינג, צו ויספאָרשן אַן אומבאַקאַנט סוויווע אין זוכן פון אַ פּאַסיק שטיצן1.די ווענוס פליטראַפּ (Dionaea muscipula) האט שפּירעוודיק כערז אויף זייַן בלעטער וואָס, ווען טריגערד, קנאַקן אין פּלאַץ צו כאַפּן רויב 2.אין די לעצטע יאָרן, די דיפאָרמיישאַן אָדער דיפאָרמיישאַן פון ללבער פון צוויי-דימענשאַנאַל (2 ד) סערפאַסיז צו דריי-דימענשאַנאַל (3 ד) שאַפּעס וואָס נאָכקרימען בייאַלאַדזשיקאַל סטראַקטשערז איז געווארן אַ טשיקאַווע פאָרשונג טעמע3,4.די ווייך ראָובאַטיק קאַנפיגיעריישאַנז טוישן פאָרעם צו אַדאַפּט צו טשאַנגינג ינווייראַנמאַנץ, געבן מולטימאָדאַל לאָקאָמאָטיאָן און אָנווענדן פאָרסעס צו דורכפירן מעטשאַניקאַל אַרבעט.זייער דערגרייכן איז עקסטענדעד צו אַ ברייט קייט פון ראָובאַטיקס אַפּלאַקיישאַנז, אַרייַנגערעכנט דיפּלויאַבאַלז5, רעקאָנפיגוראַבלע און זיך-פאָלדינג ראָובאַץ6,7, ביאָמעדיקאַל דעוויסעס8, וועהיקלעס9,10 און יקספּאַנדאַבאַל עלעקטראָניק11.
פיל פאָרשונג איז דורכגעקאָכט צו אַנטוויקלען פּראָוגראַמאַבאַל פלאַך פּלאַטעס וואָס, ווען אַקטיווייטיד, יבערמאַכן אין קאָמפּלעקס דריי-דימענשאַנאַל סטראַקטשערז3.א פּשוט געדאַנק פֿאַר קריייטינג דיפאָרמאַבאַל סטראַקטשערז איז צו פאַרבינדן לייַערס פון פאַרשידענע מאַטעריאַלס וואָס פלעקס און קנייטש ווען יקספּאָוזד צו סטימיאַליי 12,13.Janbaz et al.14 און לי עט על.15 האָבן ימפּלאַמענאַד דעם באַגריף צו שאַפֿן היץ-שפּירעוודיק מולטימאָדאַל דיפאָרמאַבאַל ראָובאַץ.אָריגאַמי-באזירט סטראַקטשערז וואָס ינקאָרפּערייט סטימול-אָפּרופיק עלעמענטן זענען געניצט צו שאַפֿן קאָמפּלעקס דריי-דימענשאַנאַל סטראַקטשערז 16,17,18.ינספּירעד דורך די מאָרפאָגענעסיס פון בייאַלאַדזשיקאַל סטראַקטשערז, Emmanuel et al.פאָרעם-דיפאָרמאַבאַל עלאַסטאָמערז זענען באשאפן דורך אָרגאַנייזינג לופט טשאַנאַלז ין אַ גומע ייבערפלאַך וואָס, אונטער דרוק, יבערמאַכן אין קאָמפּלעקס, אַרביטראַריש דריי-דימענשאַנאַל שאַפּעס.
די ינאַגריישאַן פון טעקסטיילז אָדער פאַבריקס אין דיפאָרמאַבאַל ווייך ראָובאַץ איז אן אנדער נייַע באַגריף פּרויעקט וואָס האט דזשענערייטאַד וויידספּרעד אינטערעס.טעקסטיילז זענען ווייך און גומע מאַטעריאַלס געמאכט פון יאַרן דורך וויווינג טעקניקס אַזאַ ווי שטריקערייַ, וויווינג, בריידינג אָדער קנופּ וויווינג.די אַמייזינג פּראָפּערטיעס פון פאַבריקס, אַרייַנגערעכנט בייגיקייַט, פּאַסיק, ילאַסטיסאַטי און ברעאַטהאַביליטי, מאַכן זיי זייער פאָלקס אין אַלץ פון קליידער צו מעדיציניש אַפּלאַקיישאַנז20.עס זענען דריי ברייט אַפּראָוטשיז צו ינקאָרפּערייט טעקסטיילז אין ראָובאַטיקס21.דער ערשטער צוגאַנג איז צו נוצן די טעקסטיל ווי אַ פּאַסיוו באַקינג אָדער באַזע פֿאַר אנדערע קאַמפּאָונאַנץ.אין דעם פאַל, פּאַסיוו טעקסטיילז צושטעלן אַ באַקוועם פּאַסיק פֿאַר די באַניצער ווען קעריינג שטרענג קאַמפּאָונאַנץ (מאָטאָרן, סענסאָרס, מאַכט צושטעלן).רובֿ ווייך וועראַבאַל ראָובאַץ אָדער ווייך עקסאָסקעלעטאָנס פאַלן אונטער דעם צוגאַנג.פֿאַר בייַשפּיל, ווייך וועראַבאַל עקסאָסקעלעטאָנס פֿאַר גיין אַידס 22 און עלנבויגן אַידס 23, 24, 25, ווייך וועראַבאַל גלאַווז 26 פֿאַר האַנט און פינגער אַידס, און ביאָניק ווייך ראָובאַץ 27.
די רגע צוגאַנג איז צו נוצן טעקסטיילז ווי פּאַסיוו און לימיטעד קאַמפּאָונאַנץ פון ווייך ראָובאַטיק דעוויסעס.טעקסטיל באזירט אַקטוייטערז פאַלן אין דעם קאַטעגאָריע, ווו די שטאָף איז יוזשאַוואַלי קאַנסטראַקטאַד ווי אַ ויסווייניקסט קאַנטיינער צו אַנטהאַלטן די ינער קישקע אָדער קאַמער, פאָרמינג אַ ווייך פיברע ריינפאָרסט אַקטואַטאָר.ווען אונטערטעניק צו אַ פונדרויסנדיק פּנעוומאַטיש אָדער הידראַוליק מקור, די ווייך אַקטוייטערז אַנדערגאָו ענדערונגען אין פאָרעם, אַרייַנגערעכנט ילאָנגגיישאַן, בענדינג אָדער טוויסטינג, דיפּענדינג אויף זייער אָריגינעל זאַץ און קאַנפיגיעריישאַן.פֿאַר בייַשפּיל, טאַלמאַן עטק.אָרטאַפּידיק קנעכל קליידער, קאַנסיסטינג פון אַ סעריע פון ​​שטאָף פּאַקאַץ, איז באַקענענ צו פאַסילאַטייט פּלאַנטאַר פלעקסיאָן צו ומקערן גאַנג28.טעקסטיל לייַערס מיט פאַרשידענע עקסטענסיביליטי קענען זיין קאַמביינד צו שאַפֿן אַניסאָטראָפּיק באַוועגונג 29 .OmniSkins - ווייך ראָובאַטיק סקינס געמאכט פון אַ פאַרשיידנקייַט פון ווייך אַקטוייטערז און סאַבסטרייט מאַטעריאַלס קענען יבערמאַכן פּאַסיוו אַבדזשעקץ אין מולטיפונקטיאָנאַל אַקטיוו ראָובאַץ וואָס קענען דורכפירן מולטי-מאָדאַל מווומאַנץ און דיפאָרמיישאַנז פֿאַר פאַרשידן אַפּלאַקיישאַנז.זשו עט על.האָבן דעוועלאָפּעד אַ פליסיק געוועב מוסקל שיץ 31 וואָס קענען דזשענערייט ילאָנגגיישאַן, בענדינג און פאַרשידן דיפאָרמיישאַן מאָושאַנז.Buckner et al.ויסשטימען פאַנגקשאַנאַל פייבערז אין קאַנווענשאַנאַל געוועבן צו שאַפֿן ראָובאַטיק געוועבן מיט קייפל פאַנגקשאַנז אַזאַ ווי אַקטואַטיאָן, סענסינג און בייַטעוודיק סטיפנאַס32.אנדערע מעטהאָדס אין דעם קאַטעגאָריע קענען זיין געפֿונען אין די צייטונגען 21, 33, 34, 35.
א לעצטע צוגאַנג צו כאַרנאַסינג די העכער פּראָפּערטיעס פון טעקסטיילז אין די פעלד פון ווייך ראָובאַטיקס איז צו נוצן ריאַקטיוו אָדער סטימול-אָפּרופיק פילאַמאַנץ צו שאַפֿן קלוג טעקסטיילז ניצן טראדיציאנעלן טעקסטיל מאַנופאַקטורינג מעטהאָדס אַזאַ ווי וויווינג, שטריקערייַ און וויווינג מעטהאָדס21,36,37.דעפּענדינג אויף דער זאַץ פון דעם מאַטעריאַל, ריאַקטיוו יאַרן ז אַ ענדערונג אין פאָרעם ווען אונטערטעניק צו עלעקטריקאַל, טערמאַל אָדער דרוק קאַמף, וואָס פירט צו דיפאָרמיישאַן פון די שטאָף.אין דעם צוגאַנג, ווו בעקאַבאָלעדיק טעקסטיילז זענען ינאַגרייטיד אין אַ ווייך ראָובאַטיק סיסטעם, די רישאַפּינג פון די טעקסטיל אַקערז אויף די ינער שיכטע (יאַרן) אלא ווי די ויסווייניקסט שיכטע.ווי אַזאַ, קלוג טעקסטיילז פאָרשלאָגן ויסגעצייכנט האַנדלינג אין טערמינען פון מולטימאָדאַל באַוועגונג, פּראָוגראַמאַבאַל דיפאָרמיישאַן, סטרעטטשאַביליטי און די פיייקייט צו סטרויערן סטיפנאַס.פֿאַר בייַשפּיל, פאָרעם זכּרון אַלויז (SMAs) און פאָרעם זכּרון פּאָלימערס (SMPs) קענען זיין ינקאָרפּערייטיד אין פאַבריקס צו אַקטיוולי קאָנטראָלירן זייער פאָרעם דורך טערמאַל סטימיאַליישאַן, אַזאַ ווי העמינג38, קנייטש באַזייַטיקונג36,39, טאַקטייל און טאַקטייל באַמערקונגען40,41, ווי געזונט ווי אַדאַפּטיוו. וועראַבאַל קליידער.מכשירים 42 .אָבער, די נוצן פון טערמאַל ענערגיע פֿאַר באַהיצונג און קאָאָלינג רעזולטאַטן אין פּאַמעלעך ענטפער און שווער קאָאָלינג און קאָנטראָל.מער לעצטנס, Hiramitsu et al.McKibben ס פייַן מאַסאַלז43,44, פּנעוומאַטיש קינסטלעך מאַסאַלז, זענען געניצט ווי וואָרפּ יאַרנז צו שאַפֿן פאַרשידן פארמען פון אַקטיוו טעקסטיילז דורך טשאַנגינג די וויוו סטרוקטור45.כאָטש דעם צוגאַנג גיט הויך פאָרסעס, רעכט צו דער נאַטור פון די McKibben מוסקל, זייַן יקספּאַנשאַן קורס איז לימיטעד (<50%) און קליין גרייס קענען ניט זיין אַטשיווד (דיאַמעטער <0.9 מם).אין דערצו, עס איז שווער צו פאָרעם קלוג טעקסטיל פּאַטערנז פון וויווינג מעטהאָדס וואָס דאַרפן שאַרף עקן.צו מאַכן אַ ברייט קייט פון קלוג טעקסטיילז, Maziz עט על.ילעקטראָואַקטיווע וועראַבאַל טעקסטיילז זענען דעוועלאָפּעד דורך שטריקערייַ און וויווינג עלעקטראָסענסיטיווע פּאָלימער פֿעדעם46.
אין די לעצטע יאָרן, אַ נייַע טיפּ פון טהערמאָסענסיטיווע קינסטלעך מוסקל איז ימערדזשד, קאַנסטראַקטאַד פון העכסט טוויסטיד, ביליק פּאָלימער פייבערז47,48.די פייבערז זענען קאמערשעל בנימצא און זענען לייכט ינקאָרפּערייטיד אין וויווינג אָדער וויווינג צו פּראָדוצירן אַפאָרדאַבאַל קלוג קליידער.טראָץ די אַדוואַנסיז, די נייַע היץ-שפּירעוודיק טעקסטיילז האָבן לימיטעד ענטפער צייט רעכט צו דער נויט פֿאַר באַהיצונג און קאָאָלינג (למשל טעמפּעראַטור-קאַנטראָולד טעקסטיילז) אָדער די שוועריקייט פון מאכן קאָמפּלעקס ניטיד און וואָווען פּאַטערנז וואָס קענען זיין פּראָוגראַמד צו דזשענערייט די געבעטן דיפאָרמיישאַנז און מווומאַנץ. .ביישפילן אַרייַננעמען ריידיאַל יקספּאַנשאַן, 2 ד צו 3 ד פאָרעם טראַנספאָרמאַציע אָדער ביי-דירעקטיאָנאַל יקספּאַנשאַן, וואָס מיר פאָרשלאָגן דאָ.
צו באַקומען די אַפאָרמענשאַנד פּראָבלעמס, דער אַרטיקל גיט אַ נייַע פליסיק-געטריבן קלוג טעקסטיל געמאכט פון אונדזער לעצטנס באַקענענ ווייך קינסטלעך מוסקל פייבערז (אַמף) 49,50,51.אַמפס זענען העכסט פלעקסאַבאַל, סקאַלאַבלע און קענען זיין רידוסט צו אַ דיאַמעטער פון 0.8 מם און גרויס לענגקטס (בייַ מינדסטער 5000 מם), מיט אַ הויך אַספּעקט פאַרהעלטעניש (לענג צו דיאַמעטער) און הויך ילאָנגגיישאַן (לפּחות 245%), הויך ענערגיע עפעקטיווקייַט, ווייניקער ווי 20 הז שנעל ענטפער).צו שאַפֿן קלוג טעקסטיילז, מיר נוצן AMF ווי אַן אַקטיוו יאַרן צו פאָרעם 2 ד אַקטיוו מוסקל לייַערס דורך שטריקערייַ און וויווינג טעקניקס.מיר האָבן קוואַנטיטאַטיוועלי געלערנט די יקספּאַנשאַן קורס און צונויפצי קראַפט פון די "קלוג" געוועבן אין טערמינען פון פליסיק באַנד און דרוק איבערגעגעבן.אַנאַליטיש מאָדעלס האָבן שוין דעוועלאָפּעד צו פאַרלייגן די ילאָנגגיישאַן קראַפט שייכות פֿאַר ניטיד און וואָווען שיץ.מיר אויך באַשרייַבן עטלעכע מעטשאַניקאַל פּראָגראַממינג טעקניקס פֿאַר קלוג טעקסטיילז פֿאַר מולטימאָדאַל באַוועגונג, אַרייַנגערעכנט ביי-דירעקטיאָנאַל געשפּרייט, בענדינג, ריידיאַל יקספּאַנשאַן און די פיייקייט צו יבערגאַנג פון 2 ד צו 3 ד.צו באַווייַזן די שטאַרקייט פון אונדזער צוגאַנג, מיר וועלן אויך ויסשטימען AMF אין געשעפט פאַבריקס אָדער טעקסטיילז צו טוישן זייער קאַנפיגיעריישאַן פון פּאַסיוו צו אַקטיוו סטראַקטשערז וואָס פאַרשאַפן פאַרשידן דיפאָרמיישאַנז.מיר האָבן אויך דעמאַנסטרייטיד דעם באַגריף אויף עטלעכע יקספּערמענאַל פּראָבע בענטשעס, אַרייַנגערעכנט פּראָוגראַמאַבאַל בענדינג פון פֿעדעם צו פּראָדוצירן די געבעטן אותיות און פאָרעם-שיפטינג בייאַלאַדזשיקאַל סטראַקטשערז אין די פאָרעם פון אַבדזשעקץ אַזאַ ווי באַטערפלייז, קוואַדרופּעדאַל סטראַקטשערז און בלומען.
טעקסטיילז זענען פלעקסאַבאַל צוויי-דימענשאַנאַל סטראַקטשערז געשאפן פון ינטערוואָווען איין-דימענשאַנאַל פֿעדעם אַזאַ ווי יאַרנס, פֿעדעם און פייבערז.טעקסטיל איז איינער פון די אָולדאַסט טעקנאַלאַדזשיז פון מענטשהייַט און איז וויידלי געניצט אין אַלע אַספּעקץ פון לעבן רעכט צו זיין טרייסט, אַדאַפּטאַבילאַטי, ברעאַטהאַביליטי, עסטעטיק און שוץ.סמאַרט טעקסטיילז (אויך באקאנט ווי קלוג קליידער אָדער ראָובאַטיק פאַבריקס) זענען ינקריסינגלי געניצט אין פאָרשונג ווייַל פון זייער גרויס פּאָטענציעל אין ראָובאַטיק אַפּלאַקיישאַנז20,52.סמאַרט טעקסטיילז צוזאָג צו פֿאַרבעסערן די מענטשלעך דערפאַרונג פון ינטעראַקטינג מיט ווייך אַבדזשעקץ, ינשורינג אַ פּאַראַדיגם יבעררוק אין דעם פעלד ווו די באַוועגונג און פאָרסעס פון דין, פלעקסאַבאַל שטאָף קענען זיין קאַנטראָולד צו דורכפירן ספּעציפיש טאַסקס.אין דעם פּאַפּיר, מיר ויספאָרשן צוויי אַפּראָוטשיז צו די פּראָדוקציע פון ​​​​סמאַרט טעקסטיילז באזירט אויף אונדזער לעצטע AMF49: (1) נוצן AMF ווי אַן אַקטיוו יאַרן צו שאַפֿן קלוג טעקסטיילז ניצן טראדיציאנעלן טעקסטיל מאַנופאַקטורינג טעקנאַלאַדזשיז;(2) אַרייַנלייגן אַמף גלייַך אין טראדיציאנעלן פאַבריקס צו סטימולירן די געבעטן באַוועגונג און דיפאָרמיישאַן.
די AMF באשטייט פון אַ ינערלעך סיליקאָנע רער צו צושטעלן הידראַוליק מאַכט און אַ פונדרויסנדיק כעליקאַל שפּול צו באַגרענעצן זייַן ריידיאַל יקספּאַנשאַן.אזוי, אַמפס ילאָנגגייט לאַנדזשאַטודאַנאַלי ווען דרוק איז געווענדט און דערנאָך ויסשטעלונג קאָנטראַקטילע פאָרסעס צו צוריקקומען צו זייער אָריגינעל לענג ווען דרוק איז באפרייט.זיי האָבן פּראָפּערטיעס ענלעך צו טראדיציאנעלן פייבערז, אַרייַנגערעכנט בייגיקייַט, קליין דיאַמעטער און לאַנג לענג.אָבער, די AMF איז מער אַקטיוו און קאַנטראָולד אין טערמינען פון באַוועגונג און שטאַרקייַט ווי זייַן קאַנווענשאַנאַל קאַונערפּאַרץ.ינספּייערד דורך פריש גיך אַדוואַנסיז אין קלוג טעקסטיילז, דאָ מיר פאָרשטעלן פיר הויפּט אַפּראָוטשיז צו פּראָדוצירן קלוג טעקסטיילז דורך אַפּלייינג AMF צו אַ לאַנג-געגרינדעט שטאָף מאַנופאַקטורינג טעכנאָלאָגיע (פיגורע 1).
דער ערשטער וועג איז וויווינג.מיר נוצן וועפט שטריקערייַ טעכנאָלאָגיע צו פּראָדוצירן אַ ריאַקטיוו ניטיד שטאָף וואָס אַנפאָולדז אין איין ריכטונג ווען הידראַוליק אַקטואַטעד.ניטיד שיץ זענען זייער סטרעטטשי און סטרעטטשאַבלע אָבער טענד צו אַנראַוואַל מער לייכט ווי וואָווען שיץ.דעפּענדינג אויף די קאָנטראָל אופֿן, AMF קענען פאָרעם יחיד ראָוז אָדער גאַנץ פּראָדוקטן.אין דערצו צו פלאַך שיץ, טובולאַר שטריקערייַ פּאַטערנז זענען אויך פּאַסיק פֿאַר די פּראָדוצירן פון אַמף פּוסט סטראַקטשערז.די רגע אופֿן איז וויווינג, ווו מיר נוצן צוויי אַמפס ווי וואָרפּ און וועפט צו פאָרעם אַ רעקטאַנגגיאַלער וואָווען בויגן וואָס קענען יקספּאַנד ינדיפּענדאַנטלי אין צוויי אינסטרוקציעס.וואָווען שיץ צושטעלן מער קאָנטראָל (אין ביידע אינסטרוקציעס) ווי ניטיד שיץ.מיר אויך וואָווען AMF פון בעקאַבאָלעדיק יאַרן צו מאַכן אַ סימפּלער וואָווען בויגן וואָס קענען זיין וויינד בלויז אין איין ריכטונג.די דריט אופֿן - ריידיאַל יקספּאַנשאַן - איז אַ וואַריאַנט פון די וויווינג טעכניק, אין וואָס די אַמפּס זענען ליגן ניט אין אַ גראָדעק, אָבער אין אַ ספּיראַליש, און די פֿעדעם צושטעלן ריידיאַל קאַנסטריינץ.אין דעם פאַל, די צאָפּ יקספּאַנדז ריידיאַלי אונטער די ינלעט דרוק.א פערט צוגאַנג איז צו שטעקן די AMF אויף אַ בלאַט פון פּאַסיוו שטאָף צו מאַכן אַ בענדינג באַוועגונג אין דער געוואלט ריכטונג.מיר האָבן ריקאַנפיגיערד די פּאַסיוו ברייקאַוט ברעט אין אַן אַקטיוו ברייקאַוט ברעט דורך לויפן די AMF אַרום זיין ברעג.די פּראָוגראַמאַבאַל נאַטור פון AMF אָפּענס קאַונטלאַס פּאַסאַבילאַטיז פֿאַר ביאָ-ינספּייערד פאָרעם-טראַנספאָרמינג ווייך סטראַקטשערז ווו מיר קענען ווענדן פּאַסיוו אַבדזשעקץ אין אַקטיוו.דער אופֿן איז פּשוט, גרינג און שנעל, אָבער קענען קאָמפּראָמיס די לאָנדזשעוואַטי פון די פּראָוטאַטייפּ.דער לייענער איז ריפערד צו אנדערע אַפּראָוטשיז אין דער ליטעראַטור וואָס דעטאַל די סטרענגקטס און וויקנאַסאַז פון יעדער געוועב פאַרמאָג21,33,34,35.
רובֿ פֿעדעם אָדער יאַרנז געניצט צו מאַכן טראדיציאנעלן פאַבריקס אַנטהאַלטן פּאַסיוו סטראַקטשערז.אין דעם אַרבעט, מיר נוצן אונדזער ביז אַהער דעוועלאָפּעד AMF, וואָס קענען דערגרייכן מעטער לענגטס און סאַבמילימעטער דיאַמעטערס, צו פאַרבייַטן טראדיציאנעלן פּאַסיוו טעקסטיל יאַרנז מיט AFM צו שאַפֿן ינטעליגענט און אַקטיוו פאַבריקס פֿאַר אַ ברייט קייט פון אַפּלאַקיישאַנז.די פאלגענדע סעקשאַנז באַשרייַבן דיטיילד מעטהאָדס פֿאַר מאכן קלוג טעקסטיל פּראָוטאַטייפּס און פאָרשטעלן זייער הויפּט פאַנגקשאַנז און ביכייוויערז.
מיר כאַנדקראַפטיד דרייַ אַמף דזשערזיז ניצן די וועפט שטריקערייַ טעכניק (Fig. 2A).מאַטעריאַל סעלעקציע און דיטיילד ספּעסאַפאַקיישאַנז פֿאַר אַמפס און פּראָוטאַטייפּס קענען זיין געפֿונען אין די מעטהאָדס אָפּטיילונג.יעדער AMF גייט אַ וויינדינג וועג (אויך גערופן אַ מאַרשרוט) וואָס פארמען אַ סאַמעטריקאַל שלייף.די לופּס פון יעדער רודערן זענען פאַרפעסטיקט מיט לופּס פון די ראָוז אויבן און אונטער זיי.די רינגס פון איין זייַל פּערפּענדיקולאַר צו די לויף זענען קאַמביינד אין אַ שטיל.אונדזער ניטיד פּראָוטאַטייפּ באשטייט פון דריי ראָוז פון זיבן סטיטשיז (אָדער זיבן סטיטשיז) אין יעדער רודערן.די שפּיץ און דנאָ רינגס זענען נישט פאַרפעסטיקט, אַזוי מיר קענען צוטשעפּען זיי צו די קאָראַספּאַנדינג מעטאַל ראַדז.ניטיד פּראָוטאַטייפּס אַנראַוואַלד מער לייכט ווי קאַנווענשאַנאַל ניטיד פאַבריקס רעכט צו דער העכער סטיפנאַס פון AMF קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל יאַרנז.דעריבער, מיר טייד די לופּס פון שכייניש ראָוז מיט דין גומע קאָרדס.
פאַרשידן קלוג טעקסטיל פּראָוטאַטייפּס זענען ימפּלאַמענאַד מיט פאַרשידענע AMF קאַנפיגיעריישאַנז.(א) קניטטעד בויגן געמאכט פון דרייַ אַמפס.(ב) ביידירעקטיאָנאַל וואָווען בויגן פון צוויי אַמפס.(C) א ונידירעקטיאָנאַל וואָווען בויגן געמאכט פון אַמף און אַקריליק יאַרן קענען טראָגן אַ מאַסע פון ​​500 ג, וואָס איז 192 מאל זייַן וואָג (2.6 ג).(ד) ראַדיאַל יקספּאַנדינג סטרוקטור מיט איין אַמף און וואַטע יאַרן ווי ריידיאַל קאַנסטריינץ.דיטיילד ספּעסאַפאַקיישאַנז קענען זיין געפֿונען אין די מעטהאָדס אָפּטיילונג.
כאָטש די זיגזאַג לופּס פון אַ שטריקן קענען אויסשטרעקן אין פאַרשידענע אינסטרוקציעס, אונדזער פּראָוטאַטייפּ שטריקן יקספּאַנדז בפֿרט אין דער ריכטונג פון די שלייף אונטער דרוק רעכט צו לימיטיישאַנז אין דער ריכטונג פון אַרומפאָרן.די לענגטאַנינג פון יעדער אַמף קאַנטריביוץ צו די יקספּאַנשאַן פון די גאַנץ שטח פון די ניטיד בויגן.דעפּענדינג אויף ספּעציפיש רעקווירעמענץ, מיר קענען קאָנטראָלירן דריי אַמפס ינדיפּענדאַנטלי פֿון דריי פאַרשידענע פליסיק קוואלן (פיגורע 2 אַ) אָדער סיימאַלטייניאַסלי פֿון איין פליסיק מקור דורך אַ 1-צו-3 פליסיק דיסטריביאַטער.אויף פ.2A ווייזט אַ ביישפּיל פון אַ ניטיד פּראָוטאַטייפּ, די ערשט שטח פון וואָס איז געוואקסן מיט 35% בשעת אַפּלייינג דרוק צו דריי אַמפּס (1.2 מפּאַ).נאָוטאַבלי, AMF אַטשיווז אַ הויך ילאָנגגיישאַן פון בייַ מינדסטער 250% פון זייַן אָריגינעל לענג49 אַזוי ניטיד שיץ קענען אויסשטרעקן אפילו מער ווי די קראַנט ווערסיעס.
מיר אויך באשאפן ביידירעקטיאָנאַל וויוו שיץ געשאפן פון צוויי אַמפס ניצן די קלאָר וויוו טעכניק (פיגורע 2 ב).AMF וואָרפּ און וועפט זענען ינטערטוויינד אין רעכט אַנגלעס, פאָרמינג אַ פּשוט קריס-קרייַז מוסטער.אונדזער פּראָוטאַטייפּ וויוו איז געווען קלאַסאַפייד ווי אַ באַלאַנסט קלאָר וויוו ווייַל ביידע די וואָרפּ און וועפט יאַרנז זענען געמאכט פון די זעלבע יאַרן גרייס (זען מעטהאָדס אָפּטיילונג פֿאַר פרטים).ניט ענלעך פּראָסט פֿעדעם וואָס קענען פאָרעם שאַרף פאָולדז, די געווענדט אַמף ריקווייערז אַ זיכער בענדינג ראַדיוס ווען צוריקקומען צו אן אנדער פאָדעם פון די וויווינג מוסטער.דעריבער, וואָווען שיץ געמאכט פון AMP האָבן אַ נידעריקער געדיכטקייַט קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל וואָווען טעקסטיילז.אַמף-טיפּ ז (ויסווייניקסט דיאַמעטער 1.49 מם) האט אַ מינימום בענדינג ראַדיוס פון 1.5 מם.פֿאַר בייַשפּיל, די פּראָוטאַטייפּ וויוו מיר פאָרשטעלן אין דעם אַרטיקל האט אַ 7 × 7 פאָדעם מוסטער ווו יעדער ינטערסעקשאַן איז סטייבאַלייזד מיט אַ פּעקל פון דין גומע שנור.ניצן די זעלבע וויווינג טעכניק, איר קענען באַקומען מער סטראַנדז.
ווען די קאָראַספּאַנדינג AMF נעמט פליסיק דרוק, די וואָווען בויגן יקספּאַנדז זייַן שטח אין די וואָרפּ אָדער וועפט ריכטונג.דעריבער, מיר קאַנטראָולד די דימענשאַנז פון די בריידיד בויגן (לענג און ברייט) דורך ינדיפּענדאַנטלי טשאַנגינג די סומע פון ​​ינלעט דרוק געווענדט צו די צוויי אַמפּס.אויף פ.2B ווייזט אַ וואָווען פּראָוטאַטייפּ וואָס יקספּאַנדיד צו 44% פון זיין אָריגינעל שטח בשעת אַפּלייינג דרוק צו איין אַמפּ (1.3 מפּאַ).מיט די סיימאַלטייניאַס קאַמף פון דרוק אויף צוויי אַמפס, די שטח געוואקסן מיט 108%.
מיר אויך געמאכט אַ ונידירעקטיאָנאַל וואָווען בויגן פון אַ איין אַמף מיט וואָרפּ און אַקריליק יאַרנז ווי וועפט (פיגורע 2C).די אַמפס זענען עריינדזשד אין זיבן זיגזאַג ראָוז און די פֿעדעם וויוו די ראָוז פון אַמפס צוזאַמען צו פאָרעם אַ רעקטאַנגגיאַלער בויגן פון שטאָף.דעם וואָווען פּראָוטאַטייפּ איז געווען דענסער ווי אין פייג. 2 ב, דאַנק צו ווייך אַקריליק פֿעדעם וואָס לייכט אָנגעפילט די גאנצע בויגן.ווייַל מיר נוצן בלויז איין AMF ווי די וואָרפּ, די וואָווען בויגן קענען בלויז יקספּאַנד צו די וואָרפּ אונטער דרוק.פיגורע 2C ווייזט אַ ביישפּיל פון אַ וואָווען פּראָוטאַטייפּ וועמענס ערשט שטח ינקריסיז מיט 65% מיט ינקריסינג דרוק (1.3 מפּאַ).אין דערצו, דעם בריידיד שטיק (ווייינג 2.6 גראַמז) קענען הייבן אַ מאַסע פון ​​500 גראַמז, וואָס איז 192 מאל זייַן מאַסע.
אַנשטאָט עריינדזשינג די AMF אין אַ זיגזאַג מוסטער צו שאַפֿן אַ רעקטאַנגגיאַלער וואָווען בויגן, מיר פאַבריקייטיד אַ פלאַך ספּיראַליש פאָרעם פון די AMF, וואָס איז דאַן ראַדיאַללי קאַנסטריינד מיט וואַטע יאַרן צו שאַפֿן אַ קייַלעכיק וואָווען בויגן (פיגורע 2 ד).די הויך רידזשידאַטי פון אַמף לימאַץ זייַן פילונג פון די זייער הויפט געגנט פון די טעלער.אָבער, דעם וואַטן קענען זיין געמאכט פון גומע יאַרנז אָדער גומע פאַבריקס.ווען די הידראַוליק דרוק איז באקומען, די אַמפּ קאַנווערץ זייַן לאַנדזשאַטודאַנאַל ילאָנגגיישאַן אין אַ ריידיאַל יקספּאַנשאַן פון די בויגן.עס איז אויך כדאי צו באמערקן אַז ביידע די ויסווייניקסט און ינער דיאַמעטער פון די ספּיראַליש פאָרעם זענען געוואקסן רעכט צו דער ריידיאַל באַגרענעצונג פון די פילאַמאַנץ.פיגור 2 ד ווייזט אַז מיט אַ געווענדט הידראַוליק דרוק פון 1 מפּאַ, די פאָרעם פון אַ קייַלעכיק בויגן יקספּאַנדז צו 25% פון זייַן אָריגינעל שטח.
מיר פאָרשטעלן דאָ אַ צווייט צוגאַנג צו מאַכן קלוג טעקסטיילז, ווו מיר קליי אַ AMF צו אַ פלאַך שטיק פון שטאָף און ריקאַנפיגיער עס פון אַ פּאַסיוו צו אַן אַקטיוולי קאַנטראָולד סטרוקטור.די פּלאַן דיאַגראַמע פון ​​די בענדינג פאָר איז געוויזן אין Fig.3A, ווו די אַמפּ איז פאָולדאַד אַראָפּ די מיטל און גלוד צו אַ פּאַס פון ינעקסטענסיבלע שטאָף (וואַטע מוסלין שטאָף) ניצן טאָפּל-סיידאַד טייפּ ווי אַ קלעפּיק.אַמאָל געחתמעט, די שפּיץ פון די אַמף איז פריי צו פאַרברייטערן, בשעת די דנאָ איז לימיטעד דורך די טייפּ און שטאָף, וואָס קאָזינג די פּאַס צו בייגן צו די שטאָף.מיר קענען דיאַקטיווייט קיין טייל פון די בייגן אַקטואַטאָר ערגעץ דורך פשוט סטיקינג אַ פּאַס פון טייפּ אויף עס.א דיאַקטיווייטיד אָפּשניט קען נישט רירן און ווערט אַ פּאַסיוו אָפּשניט.
פאַבריקס זענען ריקאַנפיגיערד דורך סטיקינג AMF אויף טראדיציאנעלן פאַבריקס.(א) פּלאַן באַגריף פֿאַר אַ בענדינג פאָר געמאכט דורך גלוינג אַ פאָולדיד אַמף אַנטו אַ ינעקסטענסיבלע שטאָף.(ב) בענדינג פון די אַקטואַטאָר פּראָוטאַטייפּ.(C) רעקאָנפיגוראַטיאָן פון אַ רעקטאַנגגיאַלער שטאָף אין אַן אַקטיוו פיר-טערקיש ראָבאָט.ינעלאַסטיק שטאָף: וואַטע דזשערזי.אויסשטרעקן שטאָף: פּאַליעסטער.דיטיילד ספּעסאַפאַקיישאַנז קענען זיין געפֿונען אין די מעטהאָדס אָפּטיילונג.
מיר געמאכט עטלעכע פּראָוטאַטייפּ בענדינג אַקטוייטערז פון פאַרשידענע לענגקטס און פּרעשערייזד זיי מיט הידראַוליק צו שאַפֿן אַ בענדינג באַוועגונג (פיגורע 3 ב).ימפּאָרטאַנטלי, די AMF קענען זיין געלייגט אין אַ גלייַך שורה אָדער פאָולדיד צו פאָרעם קייפל פֿעדעם און דעמאָלט גלוד צו שטאָף צו מאַכן אַ בענדינג פאָר מיט די צונעמען נומער פון פֿעדעם.מיר אויך קאָנווערטעד די פּאַסיוו געוועב בלאַט אין אַן אַקטיוו טעטראַפּאָד סטרוקטור (פיגורע 3C), ווו מיר געוויינט AMF צו מאַרשרוט די געמארקן פון אַ רעקטאַנגגיאַלער ינעקסטענסיבלע געוועב (וואַטע מוסלין שטאָף).AMP איז אַטאַטשט צו די שטאָף מיט אַ שטיק פון טאָפּל-סיידאַד טייפּ.די מיטל פון יעדער ברעג איז טייפּט צו ווערן פּאַסיוו, בשעת די פיר עקן בלייבן אַקטיוו.סטרעטש שטאָף שפּיץ דעקן (פּאַליעסטער) איז אַפּשאַנאַל.די פיר עקן פון די שטאָף בייגן (קוקט ווי לעגס) ווען געדריקט.
מיר געבויט אַ פּראָבע באַנק צו קוואַנטיטאַטיוועלי לערנען די פּראָפּערטיעס פון די דעוועלאָפּעד קלוג טעקסטיילז (זען די מעטהאָדס אָפּטיילונג און סאַפּלאַמענטערי פיגור ס 1).זינט אַלע סאַמפּאַלז זענען געמאכט פון אַמף, דער גענעראַל גאַנג פון יקספּערמענאַל רעזולטאַטן (Fig. 4) איז קאָנסיסטענט מיט די הויפּט קעראַקטעריסטיקס פון אַמף, ניימלי, די ינלעט דרוק איז גלייַך פּראַפּאָרשאַנאַל צו די ווענטיל ילאָנגגיישאַן און פאַרקערט פּראַפּאָרשאַנאַל צו די קאַמפּרעשאַן קראַפט.אָבער, די קלוג פאַבריקס האָבן יינציק קעראַקטעריסטיקס וואָס פאַרטראַכטנ זיך זייער ספּעציפיש קאַנפיגיעריישאַנז.
פֿעיִקייטן קלוג טעקסטיל קאַנפיגיעריישאַנז.(א, ב) היסטערעסיס קורוועס פֿאַר ינלעט דרוק און ווענטיל ילאָנגגיישאַן און קראַפט פֿאַר וואָווען שיץ.(C) יקספּאַנשאַן פון די געגנט פון די וואָווען בויגן.(ד, E) שייכות צווישן אַרייַנשרייַב דרוק און רעזולטאַט ילאָנגגיישאַן און קראַפט פֿאַר שטריקוואַרג.(F) שטח יקספּאַנשאַן פון ראַדיאַלי יקספּאַנדינג סטראַקטשערז.(ג) בענדינג אַנגלעס פון דרייַ פאַרשידענע לענגקטס פון בענדינג דרייווז.
יעדער אַמף פון די וואָווען בויגן איז געווען אונטערטעניק צו אַ ינלעט דרוק פון 1 מפּאַ צו דזשענערייט בעערעך 30% ילאָנגגיישאַן (Fig. 4 אַ).מיר האָבן אויסדערוויילט דעם שוועל פֿאַר די גאנצע עקספּערימענט פֿאַר עטלעכע סיבות: (1) צו מאַכן אַ באַטייטיק ילאָנגגיישאַן (בעערעך 30%) צו ונטערשטרייַכן זייער כיסטערעסיס קורוועס, (2) צו פאַרמייַדן סייקלינג פון פאַרשידענע יקספּעראַמאַנץ און ריוזאַבאַל פּראָוטאַטייפּס ריזאַלטינג אין אַקסאַדענטאַל שעדיקן אָדער דורכפאַל..אונטער הויך פליסיק דרוק.די טויט זאָנע איז קלאר קענטיק, און די צאָפּ בלייבט מאָושאַנלאַס ביז די ינלעט דרוק ריטשאַז 0.3 מפּאַ.די דרוק ילאָנגגיישאַן היסטערעסיס פּלאַנעווען ווייזט אַ גרויס ריס צווישן די פּאַמפּינג און ריליסינג פייזאַז, ינדאַקייטינג אַז עס איז אַ באַטייטיק אָנווער פון ענערגיע ווען די וואָווען בויגן ענדערונגען זייַן באַוועגונג פון יקספּאַנשאַן צו צונויפצי.(פיגורע 4 א).נאָך באקומען אַ ינלעט דרוק פון 1 מפּאַ, די וואָווען בויגן קען יגזערט אַ צונויפצי קראַפט פון 5.6 ן (פיגורע 4 ב).די דרוק-קראַפט היסטערעסיס פּלאַנעווען אויך ווייזט אַז די באַשטעטיק ויסבייג כּמעט אָוווערלאַפּס מיט די דרוק בויען-אַרויף ויסבייג.די שטח יקספּאַנשאַן פון די וואָווען בויגן דעפּענדינג אויף די סומע פון ​​​​דרוק געווענדט צו יעדער פון די צוויי אַמפס, ווי געוויזן אין די 3 ד ייבערפלאַך פּלאַנעווען (פיגורע 4 ק).יקספּעראַמאַנץ אויך ווייַזן אַז אַ וואָווען בויגן קענען פּראָדוצירן אַ שטח יקספּאַנשאַן פון 66% ווען זייַן וואָרפּ און וועפט אַמפס זענען סיימאַלטייניאַסלי אונטערטעניק צו אַ הידראַוליק דרוק פון 1 מפּאַ.
די יקספּערמענאַל רעזולטאַטן פֿאַר די ניטיד בויגן ווייַזן אַ ענלעך מוסטער צו די וואָווען בויגן, אַרייַנגערעכנט אַ ברייט היסטערעסיס ריס אין די שפּאַנונג-דרוק דיאַגראַמע און אָוווערלאַפּינג דרוק-קראַפט קורוועס.די ניטיד בויגן געוויזן אַ ילאָנגגיישאַן פון 30%, נאָך וואָס די קאַמפּרעשאַן קראַפט איז געווען 9 ן אין אַ ינלעט דרוק פון 1 מפּאַ (Fig. 4 ד, E).
אין דעם פאַל פון אַ קייַלעכיק וואָווען בויגן, זייַן ערשט געגנט געוואקסן דורך 25% קאַמפּערד צו די ערשט געגנט נאָך ויסשטעלן צו אַ פליסיק דרוק פון 1 מפּאַ (Fig. 4F).איידער די מוסטער הייבט צו יקספּאַנד, עס איז אַ גרויס ינלעט דרוק טויט זאָנע אַרויף צו 0.7 מפּאַ.די גרויס טויט זאָנע איז געווען דערוואַרט ווי די סאַמפּאַלז זענען געמאכט פון גרעסערע AMFs וואָס פארלאנגט העכער פּרעשערז צו באַקומען זייער ערשט דרוק.אויף פ.4F אויך ווייזט אַז די מעלדונג ויסבייג כּמעט קאָוינסיידז מיט די דרוק פאַרגרעסערן ויסבייג, וואָס ינדיקייץ קליין ענערגיע אָנווער ווען די דיסק באַוועגונג איז סוויטשט.
עקספּערימענטאַל רעזולטאַטן פֿאַר די דריי בענדינג אַקטוייטערז (געוועב רעקאָנפיגוראַטיאָן) ווייַזן אַז זייער כיסטערעסיס קורוועס האָבן אַ ענלעך מוסטער (פיגורע 4G), ווו זיי דערפאַרונג אַ ינלעט דרוק טויט זאָנע פון ​​אַרויף צו 0.2 מפּאַ איידער ליפטינג.מיר געווענדט דער זעלביקער באַנד פון פליסיק (0.035 מל) צו דריי בענדינג דרייווז (ל20, ל30 און ל50 מם).אָבער, יעדער אַקטואַטאָר יקספּיריאַנסט פאַרשידענע דרוק פּיקס און דעוועלאָפּעד פאַרשידענע בענדינג אַנגלעס.די L20 און L30 מם אַקטוייטערז האָבן יקספּיריאַנסט אַ ינלעט דרוק פון 0.72 און 0.67 מפּאַ, ריטשינג בענדינג אַנגלעס פון 167 ° און 194 ° ריספּעקטיוולי.די לאָנגעסט בענדינג פאָר (לענג 50 מם) וויטסטאַנד אַ דרוק פון 0.61 מפּאַ און ריטשט אַ מאַקסימום בענדינג ווינקל פון 236 °.די דרוק ווינקל היסטערעסיס פּלאַץ אויך אנטפלעקט לעפיערעך גרויס גאַפּס צווישן די פּרעשעראַזיישאַן און מעלדונג קורוועס פֿאַר אַלע דריי בענדינג דרייווז.
די שייכות צווישן אַרייַנשרייַב באַנד און רעזולטאַט פּראָפּערטיעס (ילאָנגגיישאַן, קראַפט, שטח יקספּאַנשאַן, בענדינג ווינקל) פֿאַר די אויבן קלוג טעקסטיל קאַנפיגיעריישאַנז קענען זיין געפֿונען אין סופּפּלעמענטאַרי פיגור ס 2.
די יקספּערמענאַל רעזולטאַטן אין די פריערדיקע אָפּטיילונג קלאר באַווייַזן די פּראַפּאָרשאַנאַל שייכות צווישן געווענדט ינלעט דרוק און ווענטיל ילאָנגגיישאַן פון אַמף סאַמפּאַלז.די שטארקער די AMB איז סטריינד, די גרעסער די ילאָנגגיישאַן עס דעוועלאָפּס און די מער עלאַסטיק ענערגיע עס אַקיומיאַלייץ.דעריבער, די גרעסער די קאַמפּרעסיוו קראַפט עס יגזערץ.די רעזולטאַטן אויך געוויזן אַז די ספּעסאַמאַנז ריטשט זייער מאַקסימום קאַמפּרעשאַן קראַפט ווען די ינלעט דרוק איז גאָר אַוועקגענומען.דער אָפּטיילונג יימז צו פאַרלייגן אַ דירעקט שייכות צווישן ילאָנגגיישאַן און מאַקסימום שרינגקידזש קראַפט פון ניטיד און וואָווען שיץ דורך אַנאַליטיש מאָדעלינג און יקספּערמענאַל וועראַפאַקיישאַן.
די מאַקסימום קאָנטראַקטילע קראַפט פאָוט (ביי ינלעט דרוק פּ = 0) פון אַ איין אַמף איז געווען געגעבן אין רעפערס 49 און ריינדרוסט ווי גייט:
צווישן זיי, α, E און A0 זענען די סטרעטשינג פאַקטאָר, יונג ס מאָדולע, און די קרייַז-סעקשאַנאַל געגנט פון די סיליקאָנע רער, ריספּעקטיוולי;ק איז די סטיפנאַס קאָואַפישאַנט פון די ספּיראַליש שפּול;x און li זענען פאָטאָ און ערשט לענג.AMP, ריספּעקטיוולי.
די רעכט יקווייזשאַן.(1) נעמען ניטיד און וואָווען שיץ ווי אַ בייַשפּיל (Fig. 5A, B).די שרינגקידזש פאָרסעס פון די ניטיד פּראָדוקט פקוו און די וואָווען פּראָדוקט פוווה זענען אויסגעדריקט דורך יקווייזשאַן (2) און (3), ריספּעקטיוולי.
ווו mk איז די נומער פון לופּס, φp איז די שלייף ווינקל פון די ניטיד שטאָף בעשאַס ינדזשעקשאַן (Fig. 5A), mh איז די נומער פון פֿעדעם, θhp איז די באַשטעלונג ווינקל פון די ניטיד שטאָף בעשאַס ינדזשעקשאַן (Fig. 5B), εkv εwh איז די ניטיד בויגן און די דיפאָרמיישאַן פון די וואָווען בויגן, F0 איז די ערשט שפּאַנונג פון די ספּיראַליש שפּול.דעטאַילעד דעריוויישאַן פון די יקווייזשאַן.(2) און (3) קענען זיין געפֿונען אין די שטיצן אינפֿאָרמאַציע.
שאַפֿן אַן אַנאַליסיס מאָדעל פֿאַר די ילאָנגגיישאַן-קראַפט שייכות.(א, ב) אַנאַליטיש מאָדעל אילוסטראציעס פֿאַר ניטיד און וואָווען שיץ, ריספּעקטיוולי.(C, D) פאַרגלייַך פון אַנאַליטיקאַל מאָדעלס און יקספּערמענאַל דאַטן פֿאַר ניטיד און וואָווען שיץ.RMSE וואָרצל מיינען קוואַדראַט טעות.
צו פּרובירן די דעוועלאָפּעד מאָדעל, מיר דורכגעקאָכט ילאָנגגיישאַן יקספּעראַמאַנץ ניצן די ניטיד פּאַטערנז אין Fig. 2A און בריידיד סאַמפּאַלז אין Fig. 2B.קאָנטראַקטיאָן קראַפט איז געמאסטן אין 5% ינגקראַמאַנץ פֿאַר יעדער פארשפארט פאַרלענגערונג פון 0% צו 50%.די דורכשניטלעך און נאָרמאַל דיווייישאַן פון די פינף טריאַלס זענען דערלאנגט אין פיגורע 5 ק (שטריקן) און פיגורע 5 ד (שטריקן).די קורוועס פון די אַנאַליסיס מאָדעל זענען דיסקרייבד דורך יקווייזשאַנז.פּאַראַמעטערס (2) און (3) זענען געגעבן אין טאַבלע.1. די רעזולטאַטן ווייַזן אַז די אַנאַליסיס מאָדעל איז אין גוט העסקעם מיט די יקספּערמענאַל דאַטן איבער די גאנצע ילאָנגגיישאַן קייט מיט אַ וואָרצל מיטל קוואַדראַט טעות (RMSE) פון 0.34 N פֿאַר שטריקוואַרג, 0.21 N פֿאַר וואָווען אַמף ה (האָריזאָנטאַל ריכטונג) און 0.17 N. פֿאַר וואָווען אַמף .V (ווערטיקאַל ריכטונג).
אין אַדישאַן צו די יקערדיק מווומאַנץ, די פארגעלייגט קלוג טעקסטיילז קענען זיין מעטשאַניקאַל פּראָוגראַמד צו צושטעלן מער קאָמפּליצירט מווומאַנץ אַזאַ ווי ס-בענד, ריידיאַל צונויפצי און 2 ד צו 3 ד דיפאָרמיישאַן.מיר פאָרשטעלן דאָ עטלעכע מעטהאָדס פֿאַר פּראָגראַממינג פלאַך קלוג טעקסטיילז אין די געבעטן סטראַקטשערז.
אין דערצו צו יקספּאַנדינג די פעלד אין די לינעאַר ריכטונג, ונידירעקטיאָנאַל וואָווען שיץ קענען זיין מעטשאַניקאַל פּראָוגראַמד צו שאַפֿן מולטימאָדאַל באַוועגונג (Fig. 6 אַ).מיר ריקאַנפיגיער די פאַרלענגערונג פון די בריידיד בויגן ווי אַ בענדינג באַוועגונג, קאַנסטריינינג איינער פון זייַן פנימער (שפּיץ אָדער דנאָ) מיט נייען פאָדעם.די שיץ טענד צו בייגן צו די באַונדינג ייבערפלאַך אונטער דרוק.אויף פ.6א ווייזט צוויי ביישפילן פון וואָווען פּאַנאַלז וואָס ווערן S-שייפּט ווען איין האַלב איז ענג אויף די שפּיץ זייַט און די אנדערע העלפט איז ענג אויף די דנאָ זייַט.אַלטערנאַטיוועלי, איר קענען מאַכן אַ קייַלעכיק בענדינג באַוועגונג ווו בלויז די גאנצע פּנים איז קאַנסטריינד.א ונידירעקטיאָנאַל בריידיד בויגן קענען אויך זיין געמאכט אין אַ קאַמפּרעשאַן אַרבל דורך קאַנעקטינג זייַן צוויי ענדס אין אַ טובולאַר סטרוקטור (Fig. 6 ב).די אַרבל איז וואָרן איבער אַ מענטש 'ס אינדעקס פינגער צו צושטעלן קאַמפּרעשאַן, אַ פאָרעם פון מאַסאַזש טעראַפּיע צו באַפרייַען ווייטיק אָדער פֿאַרבעסערן סערקיאַליישאַן.עס קענען זיין סקיילד צו פּאַסיק אנדערע גוף טיילן אַזאַ ווי געווער, היפּס און לעגס.
פיייקייַט צו וויוו שיץ אין איין ריכטונג.(א) שאַפונג פון דיפאָרמאַבאַל סטראַקטשערז רעכט צו דער פּראָגראַממאַביליטי פון די פאָרעם פון נייען פֿעדעם.(ב) פינגער קאַמפּרעשאַן אַרבל.(C) אן אנדער ווערסיע פון ​​די בריידיד בויגן און זייַן ימפּלאַמענטיישאַן ווי אַ פאָראַרם קאַמפּרעשאַן אַרבל.(ד) אן אנדער קאַמפּרעשאַן אַרבל פּראָוטאַטייפּ געמאכט פון אַמף טיפּ ב, אַקריליק יאַרן און וועלקראָ סטראַפּס.דיטיילד ספּעסאַפאַקיישאַנז קענען זיין געפֿונען אין די מעטהאָדס אָפּטיילונג.
פיגורע 6C ווייזט אן אנדער בייַשפּיל פון אַ ונידירעקטיאָנאַל וואָווען בויגן געמאכט פון אַ איין אַמף און וואַטע יאַרן.דער בויגן קענען יקספּאַנד מיט 45% אין שטח (ביי 1.2 מפּאַ) אָדער גרונט קייַלעכיק באַוועגונג אונטער דרוק.מיר האָבן אויך ינקאָרפּערייטיד אַ בויגן צו מאַכן אַ פאָראַרם קאַמפּרעשאַן אַרבל דורך אַטאַטשינג מאַגנעטיק סטראַפּס צו די סוף פון די בויגן.אן אנדער פּראָוטאַטייפּ פאָראַרם קאַמפּרעשאַן אַרבל איז געוויזן אין פייג. 6 ד, אין וואָס ונידירעקטיאָנאַל בריידיד שיץ זענען געמאכט פון טיפּ ב אַמף (זען מעטהאָדס) און אַקריליק יאַרנז צו דזשענערייט שטארקער קאַמפּרעשאַן פאָרסעס.מיר האָבן יקוויפּט די ענדס פון די שיץ מיט וועלקראָ סטראַפּס פֿאַר גרינג אַטאַטשמאַנט און פֿאַר פאַרשידענע האַנט סיזעס.
די צאַמונג טעכניק, וואָס קאַנווערץ לינעאַר געשפּרייט אין בענדינג באַוועגונג, איז אויך אָנווענדלעך צו ביידירעקטיאָנאַל וואָווען שיץ.מיר וויוו די וואַטע פֿעדעם אויף איין זייַט פון די וואָרפּ און וועפט וואָווען שיץ אַזוי אַז זיי טאָן ניט יקספּאַנד (Fig. 7 א).אזוי, ווען צוויי אַמפס באַקומען הידראַוליק דרוק ינדיפּענדאַנטלי פון יעדער אנדערער, ​​די בויגן אַנדערגאָוז אַ ביי-דירעקטיאָנאַל בענדינג באַוועגונג צו פאָרעם אַ אַרביטראַריש דריי-דימענשאַנאַל סטרוקטור.אין אן אנדער צוגאַנג, מיר נוצן ינעקסטענסיבלע יאַרנז צו באַגרענעצן איין ריכטונג פון ביידירעקטיאָנאַל וואָווען שיץ (פיגורע 7 ב).אזוי, דער בויגן קענען מאַכן פרייַ בענדינג און סטרעטשינג מווומאַנץ ווען די קאָראַספּאַנדינג אַמף איז אונטער דרוק.אויף פ.7B ווייזט אַ ביישפּיל אין וואָס אַ ביידירעקטיאָנאַל בריידיד בויגן איז קאַנטראָולד צו ייַנוויקלען אַרום צוויי-טערדז פון אַ מענטש פינגער מיט אַ בענדינג באַוועגונג און דעמאָלט פאַרברייטערן זייַן לענג צו דעקן די מנוחה מיט אַ סטרעטשינג באַוועגונג.די צוויי-וועג באַוועגונג פון שיץ קענען זיין נוציק פֿאַר שניט פּלאַן אָדער סמאַרט קליידער אַנטוויקלונג.
ביי-דירעקטיאָנאַל וואָווען בויגן, ניטיד בויגן און ראַדיאַללי יקספּאַנדאַבאַל פּלאַן קייפּאַבילאַטיז.(א) ביי-דירעקטיאָנאַל באַנדיד ביי-דירעקטיאָנאַל וויקקער פּאַנאַלז צו שאַפֿן אַ ביי-דירעקטיאָנאַל בייגן.(ב) ונידירעקטיאָנאַללי קאַנסטריינד ביידירעקטיאָנאַל וויקקער פּאַנאַלז פּראָדוצירן פלעקס און ילאָנגגיישאַן.(C) העכסט גומע ניטיד בויגן, וואָס קענען קאַנפאָרם צו פאַרשידענע ייבערפלאַך קערוואַטשער און אפילו פאָרעם טובולאַר סטראַקטשערז.(ד) דעלימיטאַטיאָן פון די צענטער שורה פון אַ ראַדיאַלי יקספּאַנדינג סטרוקטור וואָס פאָרמינג אַ כייפּערבאָליק פּעראַבאַליק פאָרעם (קאַרטאָפל טשיפּס).
מיר פארבונדן צוויי שכייניש לופּס פון דער אויבערשטער און נידעריקער ראָוז פון די ניטיד טייל מיט נייען פאָדעם אַזוי אַז עס וואָלט נישט אַנראַוואַל (Fig. 7C).אזוי, די וואָווען בויגן איז גאָר פלעקסאַבאַל און אַדאַפּץ געזונט צו פאַרשידן ייבערפלאַך קורוועס, אַזאַ ווי די הויט ייבערפלאַך פון מענטשלעך הענט און געווער.מיר אויך באשאפן אַ טובולאַר סטרוקטור (אַרבל) דורך קאַנעקטינג די ענדס פון די ניטיד טייל אין דער ריכטונג פון אַרומפאָרן.די אַרבל ראַפּס געזונט אַרום דעם מענטש 'ס אינדעקס פינגער (פיג. 7C).די סינואָסיטי פון די וואָווען שטאָף גיט ויסגעצייכנט פּאַסיק און דיפאָרמאַביליטי, וואָס מאכט עס גרינג צו נוצן אין קלוג טראָגן (גלאַווז, קאַמפּרעשאַן סליווז), פּראַוויידינג טרייסט (דורך פּאַסיק) און טעראַפּיוטיק ווירקונג (דורך קאַמפּרעשאַן).
אין אַדישאַן צו 2 ד ריידיאַל יקספּאַנשאַן אין קייפל אינסטרוקציעס, קייַלעכיק וואָווען שיץ קענען אויך זיין פּראָוגראַמד צו פאָרעם 3 ד סטראַקטשערז.מיר לימיטעד די צענטער שורה פון די קייַלעכיק צאָפּ מיט אַקריליק יאַרן צו צעשטערן זייַן מונדיר ריידיאַל יקספּאַנשאַן.ווי אַ רעזולטאַט, דער אָריגינעל פלאַך פאָרעם פון די קייַלעכיק וואָווען בויגן איז פארוואנדלען אין אַ כייפּערבאָליק פּעראַבאַליק פאָרעם (אָדער קאַרטאָפל טשיפּס) נאָך פּרעשעראַזיישאַן (Fig. 7 ד).די פאָרעם-שיפטינג פיייקייט קען זיין ימפּלאַמענאַד ווי אַ הייבן מעקאַניזאַם, אַן אָפּטיש אָביעקטיוו, רירעוודיק ראָבאָט לעגס, אָדער קען זיין נוציק אין שניט פּלאַן און ביאָניק ראָובאַץ.
מיר האָבן דעוועלאָפּעד אַ פּשוט טעכניק פֿאַר שאפן פלעקסוראַל דרייווז דורך גלוינג AMF אַנטו אַ פּאַס פון ניט-אויסשטרעקן שטאָף (פיגורע 3).מיר נוצן דעם באַגריף צו שאַפֿן פּראָוגראַמאַבאַל פֿעדעם, ווו מיר קענען סטראַטידזשיקלי פאַרשפּרייטן קייפל אַקטיוו און פּאַסיוו סעקשאַנז אין איין AMF צו שאַפֿן די געבעטן שאַפּעס.מיר פאַבריקייטיד און פּראָוגראַמד פיר אַקטיוו פילאַמאַנץ וואָס קען טוישן זייער פאָרעם פון גלייַך צו בריוו (UNSW) ווי דרוק איז געוואקסן (סופּפּלעמענטאַרי פייג. ס 4).דעם פּשוט אופֿן אַלאַוז די דיפאָרמאַביליטי פון די AMF צו ווענדן 1 ד שורות אין 2 ד שאַפּעס און עפשער אפילו 3 ד סטראַקטשערז.
אין אַ ענלעך צוגאַנג, מיר געוויינט אַ איין אַמף צו ריקאַנפיגיער אַ שטיק פון פּאַסיוו נאָרמאַל געוועב אין אַן אַקטיוו טעטראַפּאָד (Fig. 8 אַ).רוטינג און פּראָגראַממינג קאַנסעפּס זענען ענלעך צו די געוויזן אין פיגורע 3C.אָבער, אַנשטאָט פון רעקטאַנגגיאַלער שיץ, זיי אנגעהויבן צו נוצן פאַבריקס מיט אַ קוואַדרופּעדאַל מוסטער (טשערעפּאַכע, וואַטע מוסלין).דעריבער, די לעגס זענען מער און די סטרוקטור קענען זיין אויפשטיין העכער.די הייך פון די סטרוקטור ביסלעכווייַז ינקריסיז אונטער דרוק ביז זייַן לעגס זענען פּערפּענדיקולאַר צו דער ערד.אויב די ינלעט דרוק האלט צו העכערונג, די לעגס וועט סאַגינג ינווערדז, לאָוערינג די הייך פון די סטרוקטור.טעטראַפּאָדס קענען דורכפירן לאָקאָמאָטיאָן אויב זייער לעגס זענען יקוויפּט מיט ונידירעקטיאָנאַל פּאַטערנז אָדער נוצן קייפל אַמפס מיט באַוועגונג מאַניפּיאַליישאַן סטראַטעגיעס.ווייך לאָקאָמאָטיאָן ראָובאַץ זענען דארף פֿאַר אַ פאַרשיידנקייַט פון טאַסקס, אַרייַנגערעכנט ראטעוועט פון ווילדפירעס, קאַלאַפּסט בנינים אָדער כאַזערדאַס ינווייראַנמאַנץ, און מעדיציניש מעדיצין עקספּרעס ראָובאַץ.
די שטאָף איז ריקאַנפיגיערד צו שאַפֿן פאָרעם-שיפטינג סטראַקטשערז.(א) קליי די אַמף צו די גרענעץ פון די פּאַסיוו שטאָף בויגן, טורנינג עס אין אַ סטירינג פיר-טערקיש סטרוקטור.(BD) צוויי אנדערע ביישפילן פון געוועב ריקאַנפיגיעריישאַן, טורנינג פּאַסיוו באַטערפלייז און בלומען אין אַקטיוו אָנעס.ניט-אויסשטרעקן שטאָף: קלאָר וואַטע מוסלין.
מיר אויך נוצן די פּאַשטעס און ווערסאַטילאַטי פון דעם געוועב ריקאַנפיגיעריישאַן טעכניק דורך ינטראָודוסינג צוויי נאָך ביאָינספּייערד סטראַקטשערז פֿאַר רישאַפּינג (פיגיערז 8ב-ד).מיט אַ ראָוטאַבאַל אַמף, די פאָרעם-דיפאָרמאַבאַל סטראַקטשערז זענען ריקאַנפיגיערד פון שיץ פון פּאַסיוו געוועב צו אַקטיוו און סטירינג סטראַקטשערז.ינספּייערד דורך די מאָנאַרטש פלאַטערל, מיר געמאכט אַ טראַנספאָרמינג פלאַטערל סטרוקטור מיט אַ שטיק פון פלאַטערל-שייפּט שטאָף (וואַטע מוסלין) און אַ לאַנג שטיק פון AMF סטאַק אונטער זיין פליגל.ווען די AMF איז אונטער דרוק, די פליגל פאַרלייגן זיך.ווי די מאָנאַרטש באַטערפליי, די באַטערפליי ראָבאָט ס לינקס און רעכט פליגל פלאַפּ די זעלבע וועג ווייַל זיי זענען ביידע קאַנטראָולד דורך די אַמף.פלאַטערל פלאַפּס זענען בלויז פֿאַר ווייַז צוועקן.עס קען נישט פליען ווי סמאַרט בירד (Festo Corp., USA).מיר אויך געמאכט אַ שטאָף בלום (פיגורע 8 ד) קאַנסיסטינג פון צוויי לייַערס פון פינף פּעטאַלז יעדער.מיר שטעלן די AMF אונטער יעדער שיכטע נאָך די ויסווייניקסט ברעג פון די פּעטאַלז.טכילעס, די בלומען זענען אין פול בליען, מיט אַלע פּעטאַלז גאָר עפענען.אונטער דרוק, די AMF ז אַ בענדינג באַוועגונג פון די פּעטאַלז, קאָזינג זיי צו נאָענט.די צוויי אַמפס ינדיפּענדאַנטלי קאָנטראָלירן די באַוועגונג פון די צוויי לייַערס, בשעת די פינף פּעטאַלז פון איין שיכטע פלעקס אין דער זעלביקער צייט.