Design of pneumatic and hydraulic soft actuators by topology optimization method. (2020)
- Authors:
- Autor USP: SOUZA, EDUARDO MOSCATELLI DE - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PMR
- Subjects: MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; ROBÔS
- Language: Inglês
- Abstract: Robôs moles são máquinas projetadas completamente ou parcialmente a partir de materiais flexíveis (como elastômeros) para contornar limitações presentes em robôs rígidos como dificuldades de operação em ambientes não estruturados e de manuseio de objetos frágeis. Em geral, robôs moles são capazes de realizar movimentos complexos através da deformação de sua própria estrutura. Portanto, é necessário encontrar uma estrutura apropriada para cada requisito de movimento, o que pode ser facilitado por técnicas de automação de projeto. Por isso, recentemente pesquisadores estão investigando técnicas de projeto automático para criar atuadores moles melhores. Neste contexto, esta dissertação é dedicada ao estudo da aplicação do algoritmo de otimização topológica baseado em densidades ao projeto de atuadores moles acionados por carregamentos de pressão (pneumáticos e hidráulicos). A abordagem seguida é sintetizar mecanismos flexíveis atuados por carregamentos dependentes do domínio. Os mecanismos flexíveis são sintetizados através da maximização do deslocamento de saída e o problema de carregamento dependente do domínio é resolvido através do uso de elementos finitos mistos de deslocamento e pressão. Este trabalho mostra que atuadores abertos podem ser obtidos se nenhuma restrição for imposta, porque buracos podem aparecer durante a otimização. Portanto, uma técnica de projeção é proposta para evitar resultados abertos e sua eficácia é demonstrada pela solução de três exemplos: atuador flexor, atuador linear e atuador inversor. O problema de elementos finitos é resolvido com a plataforma FEniCS, a otimização é feita com um algoritmo de ponto interior (IPOPT) e parte da análise de sensibilidades é automatizada com o pacote dolfin-adjoint.
- Imprenta:
- Data da defesa: 16.03.2020
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ABNT
SOUZA, Eduardo Moscatelli de. Design of pneumatic and hydraulic soft actuators by topology optimization method. 2020. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-21102020-111748/. Acesso em: 27 dez. 2025. -
APA
Souza, E. M. de. (2020). Design of pneumatic and hydraulic soft actuators by topology optimization method. (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-21102020-111748/ -
NLM
Souza EM de. Design of pneumatic and hydraulic soft actuators by topology optimization method. [Internet]. 2020 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-21102020-111748/ -
Vancouver
Souza EM de. Design of pneumatic and hydraulic soft actuators by topology optimization method. [Internet]. 2020 ;[citado 2025 dez. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3152/tde-21102020-111748/ - Topology optimization to design labyrinth seals considering turbulent flow and fluid-structure interaction with discrete and continuous design variables
- Topology optimization applied to the design of actuators driven by pressure loads
- Topology optimization of labyrinth seals using interface identification techniques
- Pure-displacement formulation and bulk modulus propagation for topology optimization with pressure loads
- Hybrid geometry trimming algorithm based on Integer Linear Programming for fluid flow topology optimization
- Topology optimisation for rotor‑stator fuid fow device
- Fiber orientation in brittle materials considering post-fracture behavior
- Integer programming topology optimization for subsonic compressible flows with geometry trimming
- A multi-objective function for discrete topology optimization in labyrinth seal design problems
- Topology optimization of turbulent fluid flow via the TOBS method and a geometry trimming procedure
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