Frequency response of IPMC actuators: physical characterization and identification for control

Abstract

Ionic polymer metal composite (IPMC) actuators have promising applications in robotics and medicine in a not distance future, which will require a big knowledge in different fields, such as, manufacturing, material characterization and control theory. In this paper, frequency response of several IPMC actuators, cut from the same bulk IPMC sheet with a micro laser etching machine, is analyzed. Specifically, the objective is to 1) characterize each actuator, i.e., determine how cutting affects to the parameters of the physical model of this kind of actuators, and 2) identify a model for each actuator for control purposes. The frequency responses have been obtained experimentally in LabVIEW by attaching a couple of gold electrodes to each IPMC unit and measuring the tip deection by means of a laser distance meter.

Los actuadores de compuesto de polímero metálico iónico (IPMC) tienen aplicaciones prometedoras en robótica y medicina en un futuro no lejano, lo que requerirá un gran conocimiento en diferentes campos, como la fabricación, la caracterización de materiales y la teoría de control. En este documento, se analiza la respuesta de frecuencia de varios actuadores IPMC, cortados de la misma hoja de IPMC a granel con una máquina de grabado por láser micro. Específicamente, el objetivo es 1) caracterizar cada actuador, es decir, determinar cómo afecta el corte a los parámetros del modelo físico de este tipo de actuadores, y 2) identificar un modelo para cada actuador con fines de control. Las respuestas de frecuencia se han obtenido experimentalmente en LabVIEW al conectar un par de electrodos de oro a cada unidad IPMC y medir la división de la punta por medio de un medidor de distancia láser.