Mechanical characterization of the life cycle of artificial muscles through stereoscopic computer vision and active contours

Abstract

Artificial muscles are formed by attaching a conducting polymeric film to a non-conducting one. The flow of an electric current produces a macroscopic bending movement on the muscle. A good characterization of both, motion rate and energy of curvature, is required for improving the efficiency of these devices. In this paper, a two-cam stereo vision system is proposed to acquire and process the image sequence and a 3D snake for tracking the muscle. From the curve given by the snake, mechanical parameters of the artificial muscle can be estimated. The movements along the life cycle of the muscle can be compared with the energy consumed in each cycle. This is necessary for determining the span life of these devices in applications where they work as actuators. Results prove the validity of this approach.

Formulación de los contornos activos en el dominio de la frecuencia y análisis de convergencia en segmentación de imagen

“…El ciclo de vida del músculo artificial consiste en un número de movimientos de torsión, que serán usuales en las futuras aplicaciones del dispositivo. Consideramos como parámetros clave para describir las propiedades mecánicas del músculo tanto el movimiento paramétrico como la energía de curvatura calculada a partir del contorno 3D [261].…”

“…El análisis de la convergencia de una superficie deformable es necesario en aplicaciones de estimación de movimiento deformable, para realizar el filtrado de los vectores de movimiento con la menor cantidad de iteraciones [168,170]. Otra utilidad de esta línea de investigación es la aplicación de mallas deformables en tres dimensiones para el seguimiento y caracterización de músculos artificiales mediante un sistema de visión estereoscópica y modelos deformables [32,261].…”

Conducting polymer actuators: from basic concepts to proprioceptive systems

“…Usually, the movement of bilayer actuators during electrochemical experiments already mentioned was video recorded employing a video camera EVI-D31/B (Sony) connected to a computer through a Matrox Meteor II video acquisition card controlled by home-made software [229]. Such software is able to get an image every second, so it is possible to relate every acquired frame with the moment of the experiment, with the subsequent video and electrochemical results relationships.…”

Caracterización de músculos artificiales con capacidades sensores/actuadores e intercambio mayoritario de cationes

“…En el punto 8 cae de nuevo, bruscamente la velocidad de reducción de la película de polímero conductor (puntos 8 a 10). Esta brusca disminución de la velocidad es atribuida a la formación de nano-vesículas (agua e iones rodeados por una capa DBS) 192,193,196 en la película, similar a los observados en dispersiones coloidales del tensoactivo 222. La carga de la reducción (Figura 3.31b línea completa) siempre impulsa el incremento de volumen de la película pPy/DBS, debido a la entrada de cationes y agua dando un deslizamiento angular en paralelo (Figura 3.31b línea punteada).…”