Početak projekta: 1.10.2025.

U posljednjih nekoliko godina, istraživanje mekih robota inspiriranih prirodom ubrzano napreduje, donoseći značajne inovacije u inženjerske i medicinske primjene. Zbog svoje fleksibilnosti, niske krutosti i mase, meki roboti omogućuju sigurnu interakciju s ljudima, što ih čini posebno korisnima u rehabilitacijskoj robotici.  Ipak, ključni izazovi uključuju odabir prikladnih materijala i optimizaciju strukture kako bi se osigurala funkcionalnost, dugotrajnost i biokompatibilnost. U tom kontekstu, hiperelastični materijali, s visokom otpornošću na deformacije i biokompatibilnošću, predstavljaju temelj razvoja mekih robotskih sustava.

Istovremeno, aditivna proizvodnja (AM) sve je značajnija zbog mogućnosti izrade složenih geometrija, ubrzane proizvodnje i optimizacije struktura. Međutim, kako bi se osigurala pouzdanost i dugotrajnost materijala, nužno je detaljno istražiti utjecaj procesnih parametara AM-a na njihova mehanička svojstva.

Metoda konačnih elemenata (MKE) pokazala se kao pouzdano sredstvo za analizu i optimizaciju struktura mekih robota. Kako bi se osigurala vjerodostojnost numeričkih simulacija, potrebno je precizno modeliranje materijala, što zahtijeva eksperimentalna ispitivanja. Glavni cilj ovog projekta je eksperimentalna karakterizacija hiperelastičnih materijala proizvedenih pomoću AM-a te razvoj naprednih numeričkih modela za realističnu simulaciju njihovog ponašanja u stvarnim uvjetima rada. Prikupljeni podaci koristit će se za kalibraciju konstitutivnih modela materijala i razvoj numeričkih simulacija pomoću MKE. Inovativni pristup ovog projekta uključuje primjenu Koopmanovog operatora i metode dekompozicije dinamičkih modova (DMD) za modeliranje hiperelastičnih materijala. Poseban naglasak bit će na optimizaciji geometrije mekih robotskih aktuatora temeljem eksperimentalnih podataka i rezultata simulacija.

Projekt će rezultirati:

• Razvojem metodologije za selekciju i karakterizaciju hiperelastičnih materijala,
• Poboljšanim numeričkim modelima koji precizno repliciraju ponašanje materijala,
• Optimizacijom struktura mekih robotskih aktuatora.