Dielektrik elastomer bazlı yapay kasların dinamik davranışının incelenmesi

Dielektrik Elastomer (DE), elektriksel gerilim uygulanarak deformasyon meydana gelmesi sağlayan bir polimer türüdür. DE'nin performansını etkileyen gerilim, ön-germe, uygulanan frekans tipi ve frekans boyutu gibi birçok faktör bulunmaktadır. Dielektrik Elastomer Aktüatörler (DEA'lar) gelecek nesil yumuşak robot aktüatörleri ve yapay kaslar için en popüler malzemelerdendir. Bu tezde Yumuşak Dielektrik Elastomer Aktüatörlerde (YDEA) sayısal analiz, yüzey sıcaklıkları ve konum değişimleri üzerine deneyler yapılmıştır. İlk olarak, DEA'ların hesaplama yöntemlerinden faydalanılarak sayısal analizi gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları uygulama neticesi elde edilen verilerle mukayese edilmiştir. Bir sonraki aşamada DEA yüzeyinde meydana gelen sıcaklık değişimleri ve DEA'nın sıcaklığını etkileyen etmenler üzerine deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda kare, sinüs ve üçgen dâhil olmak üzere farklı frekanslara sahip elektrik sinyallerinin uygulanan çeşitli dalga biçimleri tarafından üretilen YDEA'ların yüzeyindeki sıcaklık değişimlerinin araştırılması ile ilgilidir. DEA yüzeyindeki en yüksek sıcaklığın kare dalga formu tarafından üretildiği gözlendi. Ayrıca yüzey sıcaklıkları, dalga şeklinin tipinden bağımsız olarak 2 Hz ile 10 Hz arasında değişen frekanslarda maksimum değerlerine ulaşır. Son olarak, dairesel bir DEA'da konum ve zaman değişimi üzerine deneyler ve simülasyonlar yapılmıştır. DEA'nın konum değişmini nicel olarak görmek için gerilim ve frekans olmak üzere iki faktör ele alınmıştır. Deneysel sonuçlara göre, gerilim ve frekans DEA'nın konumunun değişiminde etkili olduğu görülmüştür. Analizler ve kaydedilen sonuçlar araştırmacılara bu temel parametrelerin DEA'nın kontrolü üzerinde referans sağlayacaktır. Elde edilen sonuçlar farklı frekans tipi ve farklı frekans boyutunda DEA konumunda önemli farklılıklar gözlemlenmiştir. Ayrıca deneyler simülasyon ortamında test edilmiş, Yeoh modeli kullanılarak deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır.