Design and investigations on soft tensegrity structures with magnetic actuation

Abstract

Las estructuras de tensegridad suave están compuestas por elementos flexibles de elastómeros, que cumplen las funciones de piezas de tensión y compresión. También es posible tener elementos elastómeros que se vean afectados por fuerzas magnéticas, al añadir partículas ferromagnéticas a su composición. Esto abre la posibilidad de accionar una estructura de tensegridad blanda a través de fuerzas magnéticas que pueden afectar algunas partes de la misma. La presente tesis desarrolló un prototipo de mecanismo para accionar magnéticamente una estructura lineal de tensegridad blanda. Para lograr este movimiento, en primer lugar, se propuso un movimiento oscilante angular para una estructura de tensegridad lineal, y se estableció la configuración de los elementos de tensión pretensados. A continuación, también se explica en detalle el proceso de fabricación, teniendo en cuenta los cálculos por lotes, las consideraciones del molde y los pasos individuales de la fabricación de elementos de elastómero. Finalmente, se diseñó un mecanismo impulsor para accionar la estructura de tensegridad suave, y también se consideraron los cálculos cinemáticos del mecanismo.

Soft tensegrity structures are composed of compliant elastomer elements that fulfill the roles of tension and compression parts. It is also possible to have elastomer elements that are affected by magnetic forces by adding ferromagnetic particles to their composition. This opens up the possibility to actuate a soft tensegrity structure through magnetic forces that can affect some parts of it. The current thesis developed a mechanism prototype to actuate magnetically a linear soft tensegrity structure. To achieve this actuated movement, first, an angular oscillating movement was proposed for a linear tensegrity structure, and the pre-stressed configuration of tension elements was established. Next, the fabrication process is also explained in detail, considering batch calculations, mold considerations, and the individual steps of the elastomer element fabrications. Finally, a driver mechanism was designed to actuate the soft tensegrity structure, and the kinematic calculations of the mechanism were also considered.