DE102021124793A1

DE102021124793A1 - Actuator arrangement and locomotion system

Info

Publication number: DE102021124793A1
Application number: DE102021124793.4A
Authority: DE
Inventors: Moniruddoza Ashir; Andreas Nocke; Eric Häntzsche; Chokri Cherif
Original assignee: Technische Universitaet Dresden
Current assignee: Technische Universitaet Dresden
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-03-30

Abstract

Gemäß verschiedenen Aspekten wird eine Aktoranordnung (200) bereitgestellt, aufweisend: ein Funktionselement (100, 202), welches zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement (100, 202) zumindest in eine erste Form (104a, 210a) und eine zu der ersten Form (104b, 210b) unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, wobei das Funktionselement (100, 202) mindestens zwei Befestigungsstrukturen (106, 204) aufweist, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer Oberfläche (108, 208) des Funktionselements (100, 202) weg erstrecken; und mindestens ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement (150, 206), welches derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen (106, 204) verbunden ist, dass das Funktionselement (100, 202) mittels einer von dem Formgedächtnislegierungs-Aktorelement (150, 206) erzeugten Zugkraft aus der ersten Form (104a, 210a) in die zweite Form (104b, 210b) gebracht werden kann; wobei das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement (150, 206) in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen (106, 204) über der Oberfläche des Funktionselements (100, 202) angeordnet ist.According to various aspects, an actuator arrangement (200) is provided, comprising: a functional element (100, 202), which is deformable at least in sections, such that the functional element (100, 202) can be changed into at least a first shape (104a, 210a) and one to the first shape (104b, 210b) different second shape can be brought, wherein the functional element (100, 202) has at least two fastening structures (106, 204) which are arranged at a distance from each other and which extend from a surface (108, 208 ) of the functional element (100, 202) extending away; and at least one shape-memory alloy actuator element (150, 206), which is connected to the at least two attachment structures (106, 204) in such a way that the functional element (100, 202) pulls out by means of a tensile force generated by the shape-memory alloy actuator element (150, 206). the first mold (104a, 210a) can be brought into the second mold (104b, 210b); wherein the shape memory alloy actuator element (150, 206) is arranged in a region between the at least two attachment structures (106, 204) above the surface of the functional element (100, 202).

Description

Verschiedene Aspekte betreffen eine Aktoranordnung und ein Lokomotionssystem (z.B. ein Roboter-Lokomotionssystem).Various aspects relate to an actuator assembly and a locomotion system (e.g., a robotic locomotion system).

Die Betätigung von beweglichen Komponenten, wie beispielsweise von robotischen oder bionischen „Körperteilen“ spielt in verschiedenen Anwendungsbereichen eine wichtige Rolle. Im Bereich der Logistik beispielsweise ermöglicht die Betätigung von Roboterarmen eine schnelle und effiziente Lösung für Transport und Lagerung, z.B. in einem Lagerhaus. Ein weiteres Beispiel aus dem medizinischen Bereich sind Orthesen und Prothesen, welche Patienten mit eingeschränkter Mobilität unterstützen und helfen.The actuation of moving components, such as robotic or bionic "body parts" plays an important role in various application areas. In the field of logistics, for example, the actuation of robotic arms enables a quick and efficient solution for transport and storage, e.g. in a warehouse. Another example from the medical field are orthoses and prostheses, which support and help patients with restricted mobility.

Herkömmlicherweise basieren Lokomotionssysteme mittels bisheriger konventioneller Kinematiken auf einer so genannten Differenzialbauweise, bei dem eine Vielzahl von Einzelteile mittels Fügetechnologie miteinander verbunden wird. Beispielsweise können bei robotischen Bewegungen die einzelnen Freiheitsgerade jeweils mittels separater Antriebe (z.B. motorisch, pneumatisch, hydraulisch), separater Getriebe und/oder separater Gelenke realisiert werden. Eine derartige Differenzialbauweise geht jedoch im Allgemeinen mit einer Vielzahl schädigungsanfälliger Einzelbaugruppen, einem erhöhten Platzbedarf sowie einer größeren Anzahl bewegter und unbewegter Massen einher. Anschaulich können die differentiellen Bauteile nicht langzeitstabil sein, und somit können sie wartungs- und kostenintensiv sein.Traditionally, locomotion systems are based on what is known as a differential design using conventional kinematics, in which a large number of individual parts are connected to one another using joining technology. For example, in the case of robotic movements, the individual degrees of freedom can each be realized by means of separate drives (e.g. motor, pneumatic, hydraulic), separate gears and/or separate joints. However, such a differential design is generally accompanied by a large number of individual assemblies that are susceptible to damage, an increased space requirement and a larger number of moving and unmoving masses. Clearly, the differential components cannot be stable over the long term, and they can therefore be maintenance-intensive and costly.

Verschiedene Aspekte beziehen sich auf eine Aktoranordnung und ein Lokomotionssystem, welche auf der Verwendung von Formgedächtnislegierungen als Aktorelemente basieren, und damit einen einfachen, fehlerunanfälligen sowie kostengünstigeren konstruktiven Aufbau ermöglichen. Formgedächtnislegierungen bieten eine energieeffiziente Betätigungsstrategie für den Einsatz in Lokomotionssystemen, z.B. für robotische oder bionische „Körperteile“, wie für einen Roboterarm oder ein Roboterbein (siehe z.B. 3). Der hierin beschriebene adaptive Mechanismus kann in nahezu allen beweglichen Roboterarten (z.B. Bionisch-inspirierte Robotik, Soft-Robotik, humanoide Roboter) eingesetzt werden.Various aspects relate to an actuator arrangement and a locomotion system which are based on the use of shape memory alloys as actuator elements and thus enable a simple, error-free and more cost-effective structural design. Shape memory alloys offer an energy-efficient actuation strategy for use in locomotion systems, e.g. for robotic or bionic "body parts" such as a robotic arm or leg (see e.g 3 ). The adaptive mechanism described herein can be used in almost all mobile robot types (eg bionic-inspired robotics, soft robotics, humanoid robots).

Eine Aktoranordnung bzw. ein Lokomotionssystem (z.B. von bewegten Beinen) kann durch die Aktivierung maßgeschneiderter, auf faserbasierte Strukturen mit Formgedächtniseffekt (FGE) bereitgestellt werden, z.B. Formgedächtnislegierung (FGL) basierender Aktuatoren-Netzwerke, welche durch einen textilen Herstellungsprozess (z.B. Weben, Sticken, Flechten oder Stricken) in eine textile Verstärkungsstruktur integriert (z.B. eingebettet) sein bzw. werden können.An actuator assembly or locomotion system (e.g., moving legs) can be provided by activating tailor-made fiber-based shape memory effect (SFE) structures, e.g., shape memory alloy (SSMA) based actuator networks, fabricated by a textile manufacturing process (e.g., weaving, embroidery, braiding or knitting) can be or can be integrated (e.g. embedded) into a textile reinforcement structure.

Die Anordnung von FGL-basierten Aktoren in textile Trägerstrukturen bietet einen umweltfreundlichen und einfachen Mechanismus zur Bereitstellung von steuerbaren beweglichen Komponenten. Der hierin beschrieben Ansatz kann somit ermöglichen, komplexe aufgebaute Mechanismen mit integrierten Getrieben und Motoren durch textilbasierte Teile zu substituieren.The arrangement of SMA-based actuators in textile support structures offers an environmentally friendly and simple mechanism for providing controllable moving components. The approach described here can thus make it possible to replace complex built-up mechanisms with integrated gears and motors with textile-based parts.

Die Integration von Faserstrukturen mit FGE in textile Strukturen, mittels welcher die Funktionsintegration adaptiver Systeme erzielt wird, ermöglicht die Realisierung eines Lokomotionssystems (z.B. ein Roboter-Skilangläufer) für verschiedene Roboteranwendungen in weniger wartungs- und kostenintensiven Weise im Vergleich zu konventionellen Ausführungen. Darüber hinaus kann das vorgeschlagene Lokomotionssystem (am Beispiel von bewegten Beinen) integral aufgebaut sein bzw. werden, so dass es über lange Zeiträume stabil, wartungsarm und kostengünstig ist.The integration of fiber structures with FGE into textile structures, by means of which the functional integration of adaptive systems is achieved, enables the realization of a locomotion system (e.g. a robotic cross-country skier) for various robotic applications in a less maintenance- and cost-intensive way compared to conventional designs. In addition, the proposed locomotion system (using the example of moving legs) can be constructed integrally, so that it is stable, low-maintenance and inexpensive over long periods of time.

Der hierin beschriebene Ansatz ermöglicht, eine Aktoranordnung und ein Lokomotionssystem bereitzustellen, ohne die herkömmlichen Motoren und externen Antrieben, und ermöglicht eine Reduzierung der Getriebegliederzahl, um eine signifikante Vereinfachung bei gleichzeitiger Erhaltung oder sogar zur Steigerung bzw. Verbesserung des bestehenden kinematischen Funktionsumfanges zu erreichen.The approach described herein makes it possible to provide an actuator arrangement and a locomotion system without the conventional motors and external drives, and enables a reduction in the number of gear links in order to achieve significant simplification while maintaining or even increasing or improving the existing kinematic functionality.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Aktoranordnung bereitgestellt werden, die Aktoranordnung aufweisend: ein Funktionselement, welches zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement zumindest in eine erste Form und eine zu der ersten Form unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, wobei das Funktionselement mindestens zwei Befestigungsstrukturen aufweist, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer Oberfläche des Funktionselements weg erstrecken; und mindestens ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement, welches derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen verbunden ist, dass das Funktionselement mittels einer von dem mindestens einen Formgedächtnislegierungs-Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in die zweite Form gebracht werden kann; wobei das mindestens eine Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen über der Oberfläche des Funktionselements angeordnet ist.According to various aspects, an actuator arrangement can be provided, the actuator arrangement having: a functional element which is deformable at least in sections such that the functional element can be brought into at least a first shape and a second shape that differs from the first shape, the functional element having at least two fastening structures which are arranged at a distance from each other and which extend away from a surface of the functional element; and at least one shape memory alloy actuator element, which is connected to the at least two attachment structures in such a way that the functional element can be brought from the first shape into the second shape by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element; wherein the at least one shape memory alloy actuator element is arranged in a region between the at least two attachment structures above the surface of the functional element.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann eine Aktoranordnung bereitgestellt werden, die Aktoranordnung aufweisend: ein Funktionselement, welches einen Funktionsabschnitt aufweist sowie zwei mit dem Funktionsabschnitt verbundene Befestigungsabschnitte, wobei der Funktionsabschnitt zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement zumindest in eine erste Form und eine zu der ersten Form unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, und wobei das Funktionselement mindestens ein Faserwerkstoff aufweist, der sich integral von dem Funktionsabschnitt in die beiden Befestigungsabschnitte erstreckt; und mindestens ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement, welches textiltechnisch jeweils mit einem Abschnitt des Faserwerkstoffs, der in einer jeweiligen Befestigungsstruktur der mindestens zwei Befestigungsstrukturen integriert ist, verbunden ist derart, dass das Funktionselement mittels einer von dem mindestens einen Formgedächtnislegierungs-Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in die zweite Form gebracht werden kann.According to various aspects, an actuator arrangement can be provided, the actuator having: a functional element, which has a functional section and two fastening sections connected to the functional section, the functional section being deformable at least in sections such that the functional element can be brought into at least a first shape and a second shape that differs from the first shape, and wherein the functional element has at least one fiber material which extends integrally from the functional section into the two fastening sections; and at least one shape memory alloy actuator element, which is textile-technically connected to a section of the fiber material that is integrated in a respective attachment structure of the at least two attachment structures, such that the functional element is released from the first shape by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element can be brought into the second form.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Lokomotionssystem bereitgestellt werden, das Lokomotionssystem aufweisend: ein oder mehrere Aktoranordungen, welche derart miteinander verbunden sind, dass eine Betätigung der ein oder mehreren Aktoranordungen eine Bewegung des Lokomotionssystems (z.B. entlang einer linearen Trajektorie) ermöglicht, wobei jede Aktoranordnung der ein oder mehreren Aktoranordungen aufweist: ein Funktionselement, welches zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement zumindest in eine erste Form und eine zu der ersten Form unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, wobei das Funktionselement mindestens zwei Befestigungsstrukturen aufweist, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer Oberfläche des Funktionselements weg erstrecken; und mindestens ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement, welches derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen verbunden ist, dass das Funktionselement mittels einer von dem mindestens einen Formgedächtnislegierungs-Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in die zweite Form gebracht werden kann; wobei das mindestens eine Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen über der Oberfläche des Funktionselements angeordnet ist.According to various aspects, a locomotion system can be provided, the locomotion system comprising: one or more actuator assemblies, which are interconnected such that actuation of the one or more actuator assemblies allows movement of the locomotion system (e.g., along a linear trajectory), each actuator assembly of the one or several actuator arrangements: a functional element which is deformable at least in sections in such a way that the functional element can be brought into at least a first shape and a second shape that differs from the first shape, the functional element having at least two fastening structures which are at a distance from one another are arranged and which extend away from a surface of the functional element; and at least one shape memory alloy actuator element, which is connected to the at least two attachment structures in such a way that the functional element can be brought from the first shape into the second shape by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element; wherein the at least one shape memory alloy actuator element is arranged in a region between the at least two attachment structures above the surface of the functional element.

Im Rahmen dieser Beschreibung kann der Begriff „Aktor“ (auch Aktuator genannt), wie er beispielsweise bezüglich einer Anordnung oder eines Elements verwendet wird, derart verstanden werden, dass die Anordnung oder das Element ein elektrisches Signal in eine mechanische Bewegung oder in andere physikalische Größen umsetzen kann.In the context of this description, the term "actuator" (also called an actuator), as it is used, for example, in relation to an arrangement or an element, can be understood in such a way that the arrangement or the element converts an electrical signal into a mechanical movement or into other physical quantities can implement.

Unter dem Begriff „Formgedächtnislegierung“ wird eine Legierung verstanden, welche die Eigenschaft besitzt, temporär bzw. reversibel nach einer mechanischen Deformation, beispielsweise einer elastischen Deformation eine andere Form als seine ursprüngliche Form aufzuweisen und seine ursprüngliche Form mittels eines externen Stimulus wieder anzunehmen. Die Formgedächtnislegierung kann umgeformt und derart ausgeprägt sein oder werden, dass spezifische Konfigurationen und Formänderungen der Formgedächtnislegierung erhalten werden können. Das Phänomen der Formgedächtniseigenschaft ist eine Funktion der Legierung als solche, welche die Legierung nach geeigneten Schritten, beispielsweise nach einem Umformen der Formgedächtnislegierung über der Übergangstemperatur der Formgedächtnislegierung und einem schnellen Kühlen der Formgedächtnislegierung, erlangen kann.The term “shape memory alloy” is understood to mean an alloy that has the property of temporarily or reversibly exhibiting a shape other than its original shape after a mechanical deformation, for example an elastic deformation, and of resuming its original shape by means of an external stimulus. The shape memory alloy can be deformed and shaped such that specific configurations and shape changes of the shape memory alloy can be obtained. The phenomenon of the shape memory property is a function of the alloy as such, which the alloy can acquire after suitable steps, for example after deforming the shape memory alloy above the transition temperature of the shape memory alloy and rapidly cooling the shape memory alloy.

Der Begriff „verformbar“, wie hier beispielsweise bezüglich eines Funktionselements (z.B. eines Roboter-Beins) verwendet wird, kann im Rahmen dieser Beschreibung mit der Bedeutung verwendet sein, dass das jeweilige Bauteil (z.B. das Funktionselement, das Roboter-Bein, usw.) beschädigungsfrei biegbar, biegsam, elastisch, beweglich und/oder gelenkig ist.The term "deformable", as used here for example with regard to a functional element (e.g. a robot leg), can be used in the context of this description to mean that the respective component (e.g. the functional element, the robot leg, etc.) is bendable, flexible, elastic, movable and/or articulated without damage.

Im Rahmen dieser Beschreibung wird unter dem Begriff „Agonist-Antagonist-Bewegung“ eine Bewegung verstanden, die in eine Richtung (beispielsweise verursacht von mindestens einem von mehreren Aktorelementen) und auch in die Gegenrichtung (beispielsweise verursacht von mindestens einem anderen der mehreren Aktorelemente) ausgeführt wird. Der Umfang der einen Bewegung in eine Richtung kann gleich oder verschieden (größer oder kleiner) sein als der Umfang der anderen Bewegung in die Gegenrichtung.In the context of this description, the term "agonist-antagonist movement" is understood to mean a movement in one direction (e.g. caused by at least one of several actuator elements) and also in the opposite direction (e.g. caused by at least one other of several actuator elements). becomes. The extent of one movement in one direction can be the same or different (greater or smaller) than the extent of the other movement in the opposite direction.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann ein Funktionselement ein Faser-Kunststoff-Verbund sein bzw. aufweisen. Faser-Kunststoff-Verbunde (FKV) können in verschiedenen Vorrichtungen zum Einsatz kommen, wobei die Faser-Kunststoff-Verbunde ein Leichtbaupotenzial und vorteilhafte mechanische Eigenschaften aufweisen können verglichen mit traditionell eingesetzten Metallbauteilen. Mittels einer Strukturintegration von Bauelementen aus einer Formgedächtnislegierung (FGL) in einen Faser-Kunststoff-Verbund können beispielsweise integral gefertigte adaptive FKV-Bauteile auf effizienter Weise hergestellt werden.According to various aspects, a functional element can be or have a fiber-plastic composite. Fiber-plastic composites (FRP) can be used in various devices, whereby the fiber-plastic composites can have lightweight construction potential and advantageous mechanical properties compared to traditionally used metal components. By means of a structural integration of components made of a shape memory alloy (SMA) in a fiber-plastic composite, for example, integrally manufactured adaptive FRP components can be produced efficiently.

Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.Exemplary embodiments are shown in the figures and are explained in more detail below.

Es zeigen

1A ein Funktionselement in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
1B ein Aktorelement in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten;
2A bis 2E jeweils eine Aktoranordnung aufweisend ein Funktionselement und mindestens ein Aktorelement in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten; und
3 ein Lokomotionssystem aufweisend ein oder mehrere Aktoranordungen in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten.

Show it

1A a functional element in a schematic view, according to various aspects;
1B an actuator element in a schematic view, according to various aspects;
2A until 2E in each case an actuator arrangement having a functional element and at least one actuator element in a schematic view, according to various aspects; and
3 a locomotion system having one or more actuator arrangements in a schematic view, according to various aspects.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil der Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings which form a part hereof, and in which is shown by way of illustration specific embodiments in which the invention may be practiced. It is understood that other embodiments may be utilized and structural or logical changes may be made without departing from the scope of the present invention. It is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another unless specifically stated otherwise. The following description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.

1A zeigt ein Funktionselement 100 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten. Das Funktionselement 100 kann zur Verwendung in einer Aktoranordnung sein, z.B. das Funktionselement 100 kann eine Trägerstruktur bzw. eine Verstärkungsstruktur für eine Aktoranordnung sein bzw. bereitstellen. 1A 10 shows a functional element 100 in a schematic view, according to various aspects. The functional element 100 can be for use in an actuator arrangement, for example the functional element 100 can be or provide a support structure or a reinforcement structure for an actuator arrangement.

Das Funktionselement 100 kann zumindest abschnittsweise verformbar sein. Anschaulich kann das Funktionselement 100 mindestens einen verformbaren Abschnitt aufweisen. Als beispielhafte Ausgestaltung kann das Funktionselement 100 einen zentralen Abschnitt 102a aufweisen, welcher verformbar ist, und zwei seitliche Abschnitte 102b (welche mit dem zentralen Abschnitt 102a verbunden sind), die nicht oder weniger verformbar sind als der zentrale Abschnitt 102a. In einer anderen beispielhaften Ausgestaltung kann das Funktionselement 100 vollständig verformbar sein, d.h. sowohl der zentrale Abschnitt 102a als auch die seitlichen Abschnitte 102b können verformbar sein. Der zentrale Abschnitt 102a kann hierin auch als Funktionsabschnitt bezeichnet werden, und die zwei seitlichen Abschnitte 102b können hierin auch als Befestigungsabschnitte bezeichnet werden.The functional element 100 can be deformable at least in sections. The functional element 100 can clearly have at least one deformable section. As an exemplary configuration, the functional element 100 can have a central section 102a, which is deformable, and two lateral sections 102b (which are connected to the central section 102a) which are not deformable or are less deformable than the central section 102a. In another example embodiment, functional element 100 may be fully deformable, i.e., both central portion 102a and lateral portions 102b may be deformable. The central portion 102a may also be referred to herein as a functional portion, and the two lateral portions 102b may also be referred to herein as attachment portions.

Im Hinblick auf die Verformbarkeitseigenschaften kann das Funktionselement 100 eine erste Form 104a aufweisen, welche das Funktionselement 100 hat, wenn es keiner Kraft ausgesetzt ist. Die erste Form 104a kann beispielhaft eine Ausgangsform oder eine ursprüngliche Form des Funktionselements 100 sein. Bei der ersten Form 104a kann es sich um die Form handeln, in welche das Funktionselement 100 nach einer Verformung zurückkehrt, wie im Folgenden noch näher beschrieben wird. Die erste Form 104a kann hierin auch als erster Zustand, Ruhezustand oder Ausgangszustand des Funktionselements 100 bezeichnet werden.With regard to the deformability properties, the functional element 100 can have a first shape 104a, which the functional element 100 has when it is not subjected to any force. The first shape 104a can be an initial shape or an original shape of the functional element 100, for example. The first shape 104a can be the shape into which the functional element 100 returns after deformation, as will be described in more detail below. The first form 104a can also be referred to herein as the first state, rest state or initial state of the functional element 100 .

Als beispielhafte Ausgestaltung, wie in 1A gezeigt ist, kann das Funktionselement 100 derart eingerichtet sein, dass es entlang einer Geraden erstreckt ist, wenn es in der ersten Form 104a ist. Anschaulich kann die erste Form 104a eine gerade Form sein. Eine gerade erste Form 104a (mit einer gekrümmten zweiten Form 104b) kann eine vorteilhafte Ausgestaltung für die Verwendung des Funktionselements 100 als Roboter-Körperteil bzw. als medizinische Vorrichtung (z.B. Orthese oder Prothese). Es versteht jedoch sich, dass das Funktionselement 100 je nach Verwendungszweck oder Aktoranordnung derart eingerichtet sein kann, dass es eine nicht gerade erste (ursprüngliche) Form 104a aufweist.As an exemplary embodiment, as in 1A As shown, the functional member 100 may be configured to extend along a straight line when in the first shape 104a. Clearly, the first shape 104a can be a straight shape. A straight first shape 104a (with a curved second shape 104b) can be an advantageous configuration for using the functional element 100 as a robot body part or as a medical device (eg orthosis or prosthesis). However, it goes without saying that the functional element 100 can be set up, depending on the intended use or actuator arrangement, in such a way that it does not exactly have a first (original) shape 104a.

In dieser beispielhaften Ausgestaltung kann das Material des Funktionselements 100 derart ausgestaltet sein, dass das Funktionselement 100 energetisch die erste Form 104a bevorzugt, beispielsweise eine gerade Form (wie in 1A veranschaulicht ist). Alternativ kann das das Material des Funktionselements 100 derart ausgestaltet sein, dass das Funktionselement 100 energetisch eine nicht-gerade (z.B. gekrümmte) Form bevorzugt.In this exemplary configuration, the material of the functional element 100 can be designed in such a way that the functional element 100 prefers the first shape 104a in terms of energy, for example a straight shape (as in 1A illustrated). Alternatively, the material of the functional element 100 can be designed in such a way that the functional element 100 prefers a non-straight (eg curved) shape in terms of energy.

Bei Verformung kann das Funktionselement 100 eine zweite Form 104b annehmen, welche sich von der ersten Form 104a unterscheidet. Beispielsweise kann das Funktionselement 100 zumindest abschnittsweise verformbar sein, so dass das Funktionselement 100 zumindest in eine erste Form 104a und in eine zweite Form 104b gebracht werden kann, welche sich von der ersten Form 104a unterscheidet. Bei der zweiten Form 104b kann es sich um eine verformte Form handeln, d.h. eine Form, welche das Funktionselement 100 annehmen kann, wenn eine Kraft auf das Funktionselement 100 ausgeübt wird, wie im Folgenden noch näher beschrieben.When deformed, the functional element 100 can assume a second shape 104b, which differs from the first shape 104a. For example, the functional element 100 can be deformable at least in sections, so that the functional element 100 can be brought into at least a first shape 104a and a second shape 104b, which differs from the first shape 104a. The second shape 104b can be a deformed shape, i.e. a shape that the functional element 100 can assume when a force is exerted on the functional element 100, as described in more detail below.

Als beispielhafte Ausgestaltung, wie in 1A gezeigt ist, kann das Funktionselement 100 derart eingerichtet sein, dass es entlang einer gekrümmten Linie erstreckt ist, wenn es in der zweiten Form 104b ist. Anschaulich kann die zweite Form 104b eine gekrümmte Form sein. Es versteht jedoch sich, dass das Funktionselement 100 je nach Verwendungszweck oder Aktoranordnung derart eingerichtet sein kann, dass es eine verformte Form aufweist, welche nicht gekrümmt ist (z.B. eine gerade Form). Es versteht auch sich, dass das Funktionselement 100 mehr als eine verformte Form aufweisen kann, z.B. das Funktionselement 100 kann eingerichtet sein, eine Vielzahl verschiedener (zweiter) verformter Formen anzunehmen, abhängig von der auf es ausgeübten Kraft (z.B. abhängig von der Größe der Kraft, der Richtung der Kraft, usw.).As an exemplary embodiment, as in 1A 1, the functional member 100 may be configured to extend along a curved line when in the second shape 104b. Clearly, the second shape 104b can be a curved shape. However, it goes without saying that the functional element 100 is switched in such a way depending on the intended use or actuator arrangement may be directed to have a deformed shape that is not curved (eg, a straight shape). It is also understood that the functional element 100 can have more than one deformed shape, e.g. the functional element 100 can be set up to assume a plurality of different (second) deformed shapes, depending on the force exerted on it (e.g. depending on the magnitude of the force , the direction of the force, etc.).

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Funktionselement 100 derart eingerichtet sein, dass es die erste (ursprüngliche) Form 104a beibehält oder wieder annimmt, wenn keine Verformungskraft auf das Funktionselement 100 ausgeübt wird. Das Funktionselement 100 kann federelastisch verformbar sein, z.B. abschnittsweise federelastisch (z.B. mindestens der zentrale Abschnitt 102a kann federelastisch sein). In der beispielhaften Ausgestaltung in 1A kann das Funktionselement 100 derart eingerichtet sein, dass es aus der zweiten (gekrümmten) Form 104b federelastisch in die erste (gerade) Form 104a verformbar ist. Es versteht jedoch sich, dass das Funktionselement 100 alternativ derart eingerichtet sein kann, dass es aus einer geraden Form 104a federelastisch in eine gekrümmte Form 104b verformbar ist, abhängig von der vordefinierten Ausgestaltung des Funktionselements 100.According to various aspects, the functional element 100 can be configured in such a way that it maintains or resumes the first (original) shape 104a when no deformation force is exerted on the functional element 100 . The functional element 100 can be elastically deformable, eg elastically in sections (eg at least the central section 102a can be elastically). In the exemplary embodiment in 1A For example, the functional element 100 can be set up in such a way that it can be elastically deformed from the second (curved) shape 104b into the first (straight) shape 104a. However, it goes without saying that the functional element 100 can alternatively be set up in such a way that it can be elastically deformed from a straight shape 104a into a curved shape 104b, depending on the predefined configuration of the functional element 100.

Das Funktionselement 100 kann ein Material mit solchen federelastisch verformbaren Eigenschaften aufweisen oder daraus bestehen. Das Material des Funktionselements 100 kann derart ausgestaltet sein, dass das Material dem Funktionselement 100 eine Rückstellkraft verleiht. Beispielsweise kann das Material bei der Verformung des Funktionselements 100 Energie speichern und die gespeicherte Energie abgeben, sobald keine Verformungskraft auf das Funktionselement 100 einwirkt (um das Funktionselement 100 wieder in seine erste (Ruhe-)Form 104a zu bringen).The functional element 100 can have or consist of a material with such resiliently deformable properties. The material of the functional element 100 can be designed in such a way that the material gives the functional element 100 a restoring force. For example, the material can store energy during the deformation of the functional element 100 and release the stored energy as soon as no deformation force acts on the functional element 100 (in order to bring the functional element 100 back into its first (rest) shape 104a).

In Anbetracht der beispielhaften Ausgestaltung in 1A kann das Funktionselement 100 derart eingerichtet sein, dass eine Rückstellkraft erzeugt wird, wenn das Funktionselement 100 aus der ersten (geraden) Form 104a ausgelenkt wird. Anschaulich kann das Funktionselement 100 derart abschnittsweise federelastisch verformbar sein, dass eine rücktreibende Kraft erzeugt wird, welche das Funktionselement 100 von der zweiten Form 102b in die erste Form 102a bringt. Es versteht sich, dass das Funktionselement 100 kann alternativ derart eingerichtet sein, dass eine Rückstellkraft erzeugt wird, wenn das Funktionselement 100 aus einer gekrümmten (ersten) Form 104b ausgelenkt wird.In view of the exemplary design in 1A the functional element 100 can be set up in such a way that a restoring force is generated when the functional element 100 is deflected from the first (straight) shape 104a. Clearly, the functional element 100 can be elastically deformable in sections in such a way that a restoring force is generated, which brings the functional element 100 from the second shape 102b into the first shape 102a. It goes without saying that the functional element 100 can alternatively be set up in such a way that a restoring force is generated when the functional element 100 is deflected from a curved (first) shape 104b.

In einigen Aspekten kann das Funktionselement 100 ein Faser-Kunststoff-Verbund sein bzw. ein Faser-Kunststoff-Verbund (als Material) aufweisen oder aus einem Faser-Kunststoff-Verbund bestehen. Der Faser-Kunststoff-Verbund kann ein Fasermaterial und ein Kunststoffmaterial aufweisen. Anschaulich kann der Faser-Kunststoff-Verbund aus Verstärkungsfasern und einer Kunststoffmatrix bestehen, wie allgemein bekannt ist. Anschaulich kann eine funktionalisierte Preform entsprechend der gewünschten Form des Funktionselements (z.B. entsprechend der Form einer Beine) mit dem Matrixmaterial infiltriert. Der Faser-Kunststoff-Verbund kann sich integral von dem zentralen Abschnitt 102a in die zwei seitlichen Abschnitte 102b erstrecken. Ein Faser-Kunststoff-Verbund kann eine optimale Kraftübertragung zum Funktionselement 100 gewährleisten, z.B. von einem Aktorelement wie im Folgenden noch näher erläutert wird, und somit eine Langzeitstabilität einer Aktoranordnung als adaptives kinematisches System. Es versteht jedoch sich, dass das Funktionselement 100 auch ein anderes Material mit (z.B. federelastischen) Verformungseigenschaften aufweisen bzw. daraus bestehen kann.In some aspects, the functional element 100 can be a fiber-plastic composite or have a fiber-plastic composite (as the material) or consist of a fiber-plastic composite. The fiber-plastic composite can have a fiber material and a plastic material. Clearly, the fiber-plastic composite can consist of reinforcing fibers and a plastic matrix, as is generally known. A functionalized preform can clearly be infiltrated with the matrix material according to the desired shape of the functional element (e.g. according to the shape of a leg). The fiber-plastic composite can extend integrally from the central section 102a into the two side sections 102b. A fiber-plastic composite can ensure optimal power transmission to the functional element 100, e.g. from an actuator element, as will be explained in more detail below, and thus long-term stability of an actuator arrangement as an adaptive kinematic system. However, it goes without saying that the functional element 100 can also have or consist of another material with (e.g. spring-elastic) deformation properties.

Als Beispiel kann das Funktionselement 100 aus einem textiltechnisch hergestellten Faserwerkstoff (z.B. einem Gewebe aus Glasfaser, Keramikfaser, Kohlefasern, etc.) gebildet sein. Beispielsweise kann das Fasermaterial des Faser-Kunststoff-Verbundes gestrickt sein. Das Funktionselement 100 kann ferner aus einem Kunststoff (z.B. ein Polymermatrixmaterial) gebildet sein, in welchen ein textiltechnisch hergestellter Faserwerkstoff (z.B. ein Gewebe aus Keramikfaser, Kohlefasern, etc.) eingebettet ist. Der Faserwerkstoff kann hierin auch als Faserverbundwerkstoff bezeichnet werden.As an example, the functional element 100 can be formed from a fiber material produced by textile technology (e.g. a fabric made from glass fibers, ceramic fibers, carbon fibers, etc.). For example, the fiber material of the fiber-plastic composite can be knitted. The functional element 100 can also be formed from a plastic (e.g. a polymer matrix material) in which a fiber material produced by textile technology (e.g. a fabric made of ceramic fibers, carbon fibers, etc.) is embedded. The fiber material can also be referred to herein as a fiber composite material.

Die Fasern des Faserwerkstoffes können beispielsweise in ein Matrixmaterial eingebettet sein, z.B. in ein Polymermatrixmaterial (z.B. in Epoxidharz, in Polyethylen, in oder in ein anderes geeignetes Polymermatrixmaterial). Die Fasern des Faserwerkstoffes können vergleichsweise lange Fasern sein (z.B. können die jeweiligen Fasern eine Länge von mehr als 5 cm aufweisen, z.B. mehr als 10 cm), welche beispielsweise textiltechnisch miteinander verbunden sind. Eine textiltechnische Verbindung der Fasern miteinander kann beispielsweise mittels Webens, Flechtens, Strickens, etc., erzeugt werden.The fibers of the fibrous material can, for example, be embedded in a matrix material, e.g. in a polymer matrix material (e.g. in epoxy resin, in polyethylene, in or in another suitable polymer matrix material). The fibers of the fiber material can be comparatively long fibers (e.g. the respective fibers can have a length of more than 5 cm, e.g. more than 10 cm), which are connected to one another, for example by textile technology. A textile-technical connection of the fibers to one another can be produced, for example, by means of weaving, braiding, knitting, etc.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Funktionselement 100 eine Vielzahl von Befestigungsstrukturen 106 aufweisen, z.B. mindestens zwei Befestigungsstrukturen 106, wie in 1A gezeigt ist. Die Befestigungsstrukturen 106 können eingerichtet sein, ein Aktorelement zu empfangen (und zu behalten), wie im Folgenden noch näher erläutert wird (siehe beispielsweise 2A). Es versteht sich, dass die in 1A gezeigte Ausgestaltung beispielhaft ist, was die Anzahl, die Form, die Position usw. der Befestigungsstrukturen 106 betrifft, und dass das Funktionselement 100 auch mehr als zwei Befestigungsstrukturen 106 aufweisen kann und/oder die Befestigungsstrukturen 106 unterschiedliche Eigenschaften haben können (z.B. eine andere Form, eine andere Position usw.).According to various aspects, the functional element 100 can have a multiplicity of fastening structures 106, for example at least two fastening structures 106, as in FIG 1A is shown. The attachment structures 106 can be set up to receive (and retain) an actuator element, as will be explained in more detail below (see, for example, FIG 2A ). It is understood that the in 1A shown embodiment is exemplary in terms of the number, shape, position, etc. of the attachment structures 106, and that the functional element 100 can also have more than two attachment structures 106 and/or the attachment structures 106 can have different properties (eg a different shape, a different position, etc.).

Die Befestigungsstrukturen 106 können so gestaltet sein, dass sie eine effiziente Kraftübertragung auf das Funktionselement 100 (von einem mit den Befestigungsstrukturen 106 gekoppelten Aktorelement, siehe 2A) gewährleisten. Die Befestigungsstrukturen 106 können in einem Abstand von einander angeordnet sein, z.B. in einem Abstand von einander entlang einer Länge des Funktionselements 100 in einem Bereich von 0,5 cm bis 20 cm, z.B. in einem Bereich von 2 cm bis 10 cm. Die Befestigungsstrukturen 106 können in den seitlichen Abschnitten 102b des Funktionselements 100 angeordnet sein (z.B. jeder seitliche Abschnitt 102b kann mindestens eine jeweilige Befestigungsstruktur 106 aufweisen).The attachment structures 106 can be designed in such a way that they enable efficient power transmission to the functional element 100 (from an actuator element coupled to the attachment structures 106, see 2A ) guarantee. The fastening structures 106 can be arranged at a distance from one another, eg at a distance from one another along a length of the functional element 100 in a range from 0.5 cm to 20 cm, eg in a range from 2 cm to 10 cm. The fastening structures 106 can be arranged in the lateral sections 102b of the functional element 100 (eg each lateral section 102b can have at least one respective fastening structure 106).

Die Befestigungsstrukturen 106 können sich von einer Oberfläche 108 des Funktionselements 100 weg erstrecken. Anschaulich können die Befestigungsstrukturen 106 aus der (z.B. oberen) Oberfläche 108 des Funktionselements 100 herausragen. Als numerisches Beispiel können die Befestigungsstrukturen 106 eine von der Oberfläche 108 des Funktionselements 100 gemessene Höhe in einem Bereich von 0,25 cm bis 5 cm haben, beispielsweise in einem Bereich von 0,5 cm bis 2,5 cm. Diese Ausgestaltung der Befestigungsstrukturen 106 ermöglicht es, ein Aktorelement derart anzuordnen, dass eine Verformungskraft in effizienter Weise auf das Funktionselement 100 aufgebracht werden kann (siehe auch 2A).The attachment structures 106 can extend away from a surface 108 of the functional element 100 . The fastening structures 106 can clearly protrude from the (eg upper) surface 108 of the functional element 100 . As a numerical example, the attachment structures 106 may have a height measured from the surface 108 of the functional element 100 in a range of 0.25 cm to 5 cm, for example in a range of 0.5 cm to 2.5 cm. This configuration of the fastening structures 106 makes it possible to arrange an actuator element in such a way that a deformation force can be applied to the functional element 100 in an efficient manner (see also 2A ).

Gemäß verschiedenen Aspekten können die mindestens zwei Befestigungsstrukturen 106 als integrale Bestandteile des Funktionselements 100 angeordnet sein. Das Funktionselement 100 aufweisend die (mindestens) zwei Befestigungsstrukturen 106 kann als ein integrales Faserverbundbauteil ausgebildet sein. Zur Veranschaulichung, die zwei Befestigungsstrukturen 106 können dasselbe Material (z.B. denselben Faser-Kunststoff-Verbund) des Funktionselements 100 aufweisen bzw. daraus bestehen. Beispielsweise können das Funktionselement 100 und die mindestens zwei Befestigungsstrukturen 106 jeweils einen Faserverbundwerkstoff aufweisen. Alternativ können das verformbare Funktionselement 100 und die mindestens zwei Befestigungsstrukturen 106 aus einem gemeinsamen Faserverbundwerkstoff gebildet sein. Diese Ausgestaltung kann zur Stabilität des Funktionselements 100 (und einer Aktoranordnung mit dem Funktionselement 100, wie unten näher beschrieben) beitragen.According to various aspects, the at least two attachment structures 106 can be arranged as integral components of the functional element 100 . The functional element 100 having the (at least) two attachment structures 106 can be embodied as an integral fiber composite component. To illustrate, the two attachment structures 106 can have or consist of the same material (e.g. the same fiber-plastic composite) of the functional element 100 . For example, the functional element 100 and the at least two fastening structures 106 can each have a fiber composite material. Alternatively, the deformable functional element 100 and the at least two attachment structures 106 can be formed from a common fiber composite material. This configuration can contribute to the stability of the functional element 100 (and an actuator arrangement with the functional element 100, as described in more detail below).

1B zeigt ein Aktorelement 150 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten. Das Aktorelement 150 kann zur Verwendung in einer Aktoranordnung sein, z.B. das Aktorelement 150 kann eingerichtet sein, eine Betätigungskraft für die Aktoranordnung bereitzustellen. 1B 15 shows an actuator element 150 in a schematic view, according to various aspects. The actuator element 150 may be for use in an actuator assembly, eg the actuator element 150 may be configured to provide an actuating force for the actuator assembly.

Das Aktorelement 150 kann eine Formgedächtnislegierung aufweisen bzw. daraus bestehen. Das Aktorelement 150 kann ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement sein (und als solches hierin bezeichnet). Ein Formgedächtnislegierung-basiertes Aktorelement 150 ermöglicht eine einfache Betätigungsstrategie, z.B. für den Einsatz in einem Roboter-„Körperteil“, ohne auf komplexe mechanische Motoren und Komponenten angewiesen zu sein. Es versteht jedoch sich, dass in einigen Aspekten das Aktorelement 150 auch ein anderes Material aufweisen bzw. aus einem anderen Material bestehen kann, welches eine kontrollierte Aktivierung des Aktorelements 150 (und einer Aktoranordnung) ermöglicht.The actuator element 150 can have or consist of a shape memory alloy. The actuator element 150 may be a shape memory alloy actuator element (and referred to as such herein). A shape memory alloy-based actuator element 150 allows for a simple actuation strategy, e.g. for use in a robotic "body part", without relying on complex mechanical motors and components. However, it goes without saying that in some aspects the actuator element 150 can also have or consist of a different material, which enables controlled activation of the actuator element 150 (and an actuator arrangement).

Das Aktorelement 150 kann derart eingerichtet sein, dass es ein empfangenes Steuersignal in eine Kraft (z.B. in eine Zugkraft) umwandelt. Das Aktorelement 150 kann derart eingerichtet sein, dass sich eine oder mehrere seiner (z.B. geometrischen) Eigenschaften bei Empfang eines geeigneten Steuersignals (z.B. eines elektrischen Signals) ändern.The actuator element 150 can be set up in such a way that it converts a received control signal into a force (e.g. into a tensile force). The actuator element 150 can be set up in such a way that one or more of its (e.g. geometric) properties change upon receipt of a suitable control signal (e.g. an electrical signal).

Das Aktorelement 150 kann als Einweg-Aktorelement ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das Aktorelement 150 derart eingerichtet sein, dass sich ein oder mehrere seiner Eigenschaften bei Empfang eines geeigneten Steuersignals ändern, und dann kann eine externe Kraft an das Aktorelement 150 aufgebracht werden, um das Aktorelement 150 in seinen Ausgangszustand wieder zu bringen.The actuator element 150 can be designed as a one-way actuator element. For example, actuator element 150 may be configured such that one or more of its properties change upon receipt of an appropriate control signal, and then an external force may be applied to actuator element 150 to restore actuator element 150 to its initial state.

Beispielsweise kann die Formgedächtnislegierung des Aktorelements 150 derart eingerichtet sein, dass aufgrund einer Phasenumwandlung, z.B. wenn die Formgedächtnislegierung auf eine Temperatur, T, oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur, T_U, erwärmt wird, eine Längenänderung, ΔL, (z.B. eine Kontraktion) des Aktorelements 150 erzeugt wird. Bei der entgegengesetzten Phasenumwandlung, z.B. wenn die Formgedächtnislegierung auf eine Temperatur, T, unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur, T_U, abgekühlt wird, tritt beispielsweise keine Längenänderung auf (auch als intrinsischer Einweg-Aktor-Effekt bezeichnet). Das Aktorelement 150 kann dann aber mittels einer äußeren Kraft gedehnt werden, z.B. zurück auf seine Ausgangslänge L1 gebracht werden.For example, the shape memory alloy of the actuator element 150 can be set up in such a way that due to a phase transformation, e.g. when the shape memory alloy is heated to a temperature, T, above the phase transformation temperature, T _U , a change in length, ΔL, (e.g. a contraction) of the actuator element 150 is generated becomes. In the opposite phase transformation, eg when the shape memory alloy is cooled to a temperature, T, below the phase transformation temperature, T _U , no change in length occurs, for example (also referred to as the intrinsic one-way actuator effect). However, the actuator element 150 can then be stretched by means of an external force, for example brought back to its original length L1.

Als beispielhafte Ausgestaltung, wie in 1B gezeigt ist, kann das Aktorelement 150 derart eingerichtet sein, dass sich seine Länge beim Empfang eines geeigneten Steuersignals ändert (z.B. verringert), wie unten noch näher beschrieben wird. Die Verringerung der Länge kann eine Zugkraft (z.B. eine Verformungskraft) in einem mit dem Aktorelement 150 gekoppelten Funktionselement (z.B. dem Funktionselement 100, siehe auch 2A) erzeugen. Es versteht sich, dass die Längenreduzierung ein exemplarischer Betätigungsmechanismus ist und andere Ausgestaltungen des Aktorelements 150 für die Verwendung in einer Aktoranordnung möglich sind (z.B. eine Ausdehnung, eine Vergrößerung der Länge, als weitere Beispiele).As an exemplary embodiment, as in 1B is shown, the actuator element 150 of art be set up so that its length changes (eg decreases) upon receipt of a suitable control signal, as will be described in more detail below. The reduction in length can cause a tensile force (e.g. a deformation force) in a functional element coupled to the actuator element 150 (e.g. the functional element 100, see also 2A ) generate. It is understood that the reduction in length is an exemplary actuating mechanism and other configurations of the actuator element 150 for use in an actuator assembly are possible (eg, an expansion, an increase in length, as further examples).

Das Aktorelement 150 kann einen ersten Aktorzustand 152a haben, welcher ein Anfangszustand des Aktorelements 150 sein kann (in Abwesenheit eines angelegten Steuersignals). In dem ersten Aktorzustand 152a kann das Aktorelement 150 eine erste (anfängliche bzw. ursprüngliche) Länge L1 haben. Im ersten Aktorzustand 152a kann eine Temperatur, T, des Aktorelements 150 (z.B. eine Temperatur der Formgedächtnislegierung des Aktorelements 150) unter dessen Phasenumwandlungstemperatur, T_U, liegen. Der erste Aktorzustand kann hierin auch als inaktiver Zustand bezeichnet werden.The actuator element 150 may have a first actuator state 152a, which may be an initial state of the actuator element 150 (in the absence of an applied control signal). In the first actuator state 152a, the actuator element 150 can have a first (initial or original) length L1. In the first actuator state 152a, a temperature, T, of the actuator element 150 (eg, a temperature of the shape memory alloy of the actuator element 150) may be below its phase transformation temperature, T _U . The first actuator state can also be referred to herein as an inactive state.

Das Aktorelement 150 kann einen zweiten Aktorzustand 152b haben, welcher ein betätigter Zustand des Aktorelements 150 sein kann (bei Vorhandensein eines angelegten Steuersignals oder nach dem Anlegen des Steuersignals). In dem zweiten Aktorzustand 152b kann das Aktorelement 150 eine zweite Länge L2 (variiert z.B. um ΔL) haben, welche kleiner als die erste Länge L1 ist. In dem zweiten Aktorzustand 152b kann die Temperatur T des Aktorelements 150 (z.B. die Temperatur der Formgedächtnislegierung des Aktorelements 150) über dessen Phasenumwandlungstemperatur, T_U, liegen. Der zweite Aktorzustand kann hierin auch als aktiver Zustand bezeichnet werden.The actuator element 150 may have a second actuator state 152b, which may be an actuated state of the actuator element 150 (in the presence of an applied control signal or after the control signal is applied). In the second actuator state 152b, the actuator element 150 can have a second length L2 (eg, varies by ΔL), which is smaller than the first length L1. In the second actuator state 152b, the temperature T of the actuator element 150 (eg, the temperature of the shape memory alloy of the actuator element 150) may be above its phase transformation temperature, T _U . The second actuator state can also be referred to herein as the active state.

Es versteht sich, dass das Aktorelement 150 mehr als zwei Zustände haben kann, z.B. den Ausgangszustand und eine Vielzahl von betätigten Zuständen, die jeweils zu einer entsprechenden Temperatur oberhalb der Phasenumwandlungstemperatur zugeordnet sind (z.B. jeweils zu einer entsprechenden Längenänderung).It is understood that the actuator element 150 may have more than two states, e.g., the initial state and a plurality of actuated states, each associated with a corresponding temperature above the phase transformation temperature (e.g., each with a corresponding change in length).

Gemäß verschiedenen Aspekten kann die Länge des Aktorelements 150 seine Hauptabmessung sein. Beispielhaft kann das Aktorelement 150 derart geformt sein, dass seine Dicke kleiner ist als seine Länge (z.B. mindestens 1000 Mal kleiner oder mindestens 10000 Mal kleiner). In einer beispielhaften Ausgestaltung kann das Aktorelement 150 ein Draht sein oder einen Draht aufweisen (z.B. ein Formgedächtnislegierungsdraht). In einer anderen beispielhaften Ausgestaltung kann das Aktorelement 150 ein dünnes Plättchen sein oder aufweisen, dessen Breite größer ist als seine Dicke (z.B. mindestens das Zweifache, mindestens das Dreifache oder mindestens das Fünffache der Dicke). Es versteht sich jedoch, dass das Aktorelement 150 auch eine andere Art von Geometrie aufweisen kann, z.B. eine andere Geometrie, die geeignet ist, die Kraftübertragung vom Aktorelement 150 auf ein Funktionselement in einer Aktoranordnung zu gewährleisten.In various aspects, the length of actuator element 150 may be its major dimension. For example, actuator element 150 may be shaped such that its thickness is less than its length (e.g., at least 1000 times less, or at least 10,000 times less). In an exemplary embodiment, the actuator element 150 may be or include a wire (e.g., a shape memory alloy wire). In another exemplary embodiment, actuator element 150 may be or include a thin plate whose width is greater than its thickness (e.g., at least twice, at least three times, or at least five times the thickness). However, it goes without saying that the actuator element 150 can also have a different type of geometry, e.g. a different geometry that is suitable for ensuring the transmission of force from the actuator element 150 to a functional element in an actuator arrangement.

Das Aktorelement 150 kann eine planare Geometrie aufweisen, z.B. kann das Aktorelement 150 gleichbleibende Abmessungen entlang ihrer Länge haben. Alternativ kann das Aktorelement 150 eine Verjüngung (z.B. eine Querschnittverjüngung) haben, z.B. kann das Aktorelement 150 an den seitlichen Abschnitten dicker und/oder größer sein als im zentralen Abschnitt.Actuator element 150 may have a planar geometry, e.g., actuator element 150 may have consistent dimensions along its length. Alternatively, the actuator element 150 may have a taper (e.g., a cross-sectional taper), e.g., the actuator element 150 may be thicker and/or larger at the lateral portions than the central portion.

2A bis 2E zeigen eine Aktoranordnung 200 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Aspekten. Die Aktoranordnung 200 kann ein Funktionselement 202 (z.B. eingerichtet wie das Funktionselement 100, welches in Bezug auf 1A beschrieben wurde, z.B. aufweisend mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204), und mindestens ein Aktorelement 206 (z.B. eingerichtet wie das Aktorelement 150, welches in Bezug auf 1B beschrieben wurde) aufweisen. Eine beispielhafte Funktionsweise der Aktoranordnung 200 ist in 2A dargestellt. Mögliche zusätzliche oder alternative (optionale) Komponenten und Ausgestaltungen der Aktoranordnung 200 sind in 2B bis 2E dargestellt. 2A until 2E 12 show an actuator arrangement 200 in a schematic view, according to various aspects. The actuator arrangement 200 can have a functional element 202 (e.g. set up like the functional element 100, which in relation to 1A has been described, for example having at least two attachment structures 204), and at least one actuator element 206 (e.g. set up like the actuator element 150, which with respect to 1B has been described). An exemplary mode of operation of the actuator arrangement 200 is shown in 2A shown. Possible additional or alternative (optional) components and configurations of the actuator arrangement 200 are in 2 B until 2E shown.

Das Aktorelement 206 kann derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 verbunden sein, dass das Funktionselement 202 mittels einer von dem mindestens einen Aktorelement 206 erzeugten Zugkraft aus seiner ersten Form 210a in seine zweite Form 210b gebracht werden kann. Anschaulich kann das Aktorelement 206 derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 verbunden sein, dass die Längenänderung ΔL des Aktorelements 206 eine Biegung (oder allgemein eine Verformung) des Funktionselements 202 erzeugt, so dass sich anschaulich die Aktoranordnung 200 biegen kann. Eine Kraft kann von dem Aktorelement 206 auf das Funktionselement 202 übertragen werden, wenn sich die Länge L1 des Aktorelements 206 ändert (wenn das Aktorelement 206 sich in dem zweiten Aktorzustand befindet), z.B. auf eine Länge L2 verringert.The actuator element 206 can be connected to the at least two attachment structures 204 in such a way that the functional element 202 can be brought from its first shape 210a into its second shape 210b by means of a tensile force generated by the at least one actuator element 206 . The actuator element 206 can clearly be connected to the at least two attachment structures 204 in such a way that the change in length ΔL of the actuator element 206 produces a bend (or in general a deformation) of the functional element 202, so that the actuator arrangement 200 can clearly bend. A force may be transferred from the actuator element 206 to the functional element 202 when the length L1 of the actuator element 206 changes (when the actuator element 206 is in the second actuator state), e.g., decreases to a length L2.

In dieser Ausgestaltung der Aktoranordnung 200 kann das Aktorelement 206 derart angeordnet sein, dass es sich im Wesentlichen entlang der gesamten Länge L innerhalb des Funktionselements 202 erstreckt. Beispielsweise kann die Länge des Aktorelements 206 mehr als 80% der Länge L des Funktionselements 202 entsprechen.In this configuration of the actuator arrangement 200, the actuator element 206 can be arranged in such a way that it is essentially along the entire length L within the functional element 202 extends. For example, the length of the actuator element 206 can correspond to more than 80% of the length L of the functional element 202 .

Wie in Bezug auf 1A beispielhaft beschrieben wurde, kann das Funktionselement 202 in dem Ausgangszustand beispielsweise in der ersten Form 210a sein. Anschaulich, wenn das Aktorelement 206 in den aktiven Zustand (d.h. in den zweiten Aktorzustand) geschaltet wird, kann das Funktionselement 202 mittels der von dem Aktorelement 206 erzeugten Zugkraft von dem Ausgangszustand in einen temporären Zustand (in 2A mittels der Pfeile 205a dargestellt), beispielsweise aus der ersten Form 210a in die zweite Form 210b (z.B. gekrümmte Form), gebracht werden. Wenn das Aktorelement 206 in den inaktiven Zustand (d.h. in den ersten Aktorzustand) geschaltet wird, kann das Funktionselement 202 mittels der Rückstellkraft des Materials des Funktionselements 202 von dem temporären Zustand in den Ausgangszustand, beispielsweise aus der zweiten Form 210b in die erste Form 210a (z.B. gerade Form) zurückkehren (in 2A mittels der Pfeile 205b dargestellt). Das Material des Funktionselements 202 kann dem Funktionselement 202 eine Rückstellkraft derart verleihen, dass das Funktionselement 202, wenn das Aktorelement 206 in dem inaktiven Zustand (d.h. in dem ersten Aktorzustand) ist, die erste Form 210a aufweist.How regarding 1A has been described by way of example, the functional element 202 can be in the initial state, for example in the first form 210a. Clearly, when the actuator element 206 is switched to the active state (ie to the second actuator state), the functional element 202 can be moved from the initial state to a temporary state (in 2A represented by the arrows 205a), for example from the first shape 210a into the second shape 210b (eg curved shape). If the actuator element 206 is switched to the inactive state (ie to the first actuator state), the functional element 202 can be moved from the temporary state to the initial state, for example from the second shape 210b to the first shape 210a ( e.g. straight shape) return (in 2A represented by arrows 205b). The material of the functional element 202 can impart a restoring force to the functional element 202 such that the functional element 202 has the first shape 210a when the actuator element 206 is in the inactive state (ie in the first actuator state).

Das Funktionselement 202 kann derart ausgestaltet sein, dass das Aktorelement 206 wieder auf (s)eine Ausgangslänge L1 gebracht wird, wenn die Formgedächtnislegierung auf eine Temperatur, T, unterhalb der Phasenumwandlungstemperatur, T_U, abgekühlt wird. Anschaulich wird eine rücktreibende Kraft von dem Funktionselement 202 auf das Aktorelement 206 übertragen, so dass das Aktorelement 206 bezüglich der Längenänderung, ΔL, reversibel betrieben werden kann (auch als extrinsischer Zweiwege-Aktor bezeichnet).The functional element 202 can be designed in such a way that the actuator element 206 is brought back to (s)an initial length L1 when the shape memory alloy is cooled to a temperature, T, below the phase transformation temperature, T _U . A restoring force is clearly transmitted from the functional element 202 to the actuator element 206, so that the actuator element 206 can be operated reversibly with regard to the change in length, ΔL (also referred to as an extrinsic two-way actuator).

Die Betätigung der Aktoranordnung 200 mit der kontrollierten Verformung (z.B. der kontrollierten Biegung) des Funktionselements 202 und seiner anschließenden Relaxation zurück in seine Ausgangsform machen die Aktoranordnung 200 geeignet für bewegliche Anordnungen, z.B. für einen Lokomotionssystem (siehe 3). Die kontrollierte Verformung und Entspannung kann beispielsweise genutzt werden, um ein „Gehen-ähnliches“ Verhalten zu erreichen. Als beispielhafte Anwendung kann eine Orthese die Aktoranordnung 200 aufweisen. Als weitere beispielhafte Anordnung kann eine Prothese die Aktoranordnung 200 aufweisen. Als weitere beispielhafte Anordnung kann ein robotischer oder bionischer Körperteil die Aktoranordnung 200 aufweisen (z.B. kann ein robotischer Arm und/oder ein robotisches Bein die Aktoranordnung 200 aufweisen).Actuation of the actuator assembly 200 with the controlled deformation (e.g., controlled bending) of the functional element 202 and its subsequent relaxation back to its original shape make the actuator assembly 200 suitable for movable assemblies, e.g., for a locomotion system (see FIG 3 ). For example, controlled deformation and relaxation can be used to achieve “walk-like” behavior. An orthosis can have the actuator arrangement 200 as an exemplary application. As a further exemplary arrangement, a prosthesis can have the actuator arrangement 200 . As another example arrangement, a robotic or bionic body part may include actuator assembly 200 (eg, a robotic arm and/or leg may include actuator assembly 200).

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Aktorelement 206 in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 über der (z.B. oberen) Oberfläche 208 des Funktionselements 202 angeordnet sein. Das Aktorelement 206 kann in einem Abstand 212 von der Oberfläche 208 des Funktionselements 202 angeordnet sein. Anschaulich kann das Aktorelement 206 durch die mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 über der Oberfläche 208 der Funktionselemente 202 aufgehängt sein bzw. werden. Als numerisches Beispiel kann der Abstand zwischen dem Aktorelement 206 und der Oberfläche 208 des Funktionselements 202 in einem Bereich von 0,25 cm zu 5 cm, z.B. in einem Bereich von 0,5 cm zu 2,5 cm.According to various aspects, the actuator element 206 can be arranged in a region between the at least two attachment structures 204 above the (e.g. top) surface 208 of the functional element 202 . The actuator element 206 can be arranged at a distance 212 from the surface 208 of the functional element 202 . The actuator element 206 can clearly be suspended above the surface 208 of the functional elements 202 by the at least two fastening structures 204 . As a numerical example, the distance between the actuator element 206 and the surface 208 of the functional element 202 can be in a range of 0.25 cm to 5 cm, e.g. in a range of 0.5 cm to 2.5 cm.

Zur Veranschaulichung kann das Aktorelement 206 im Wesentlichen freiliegend angeordnet sein. Das Aktorelement 206 kann abschnittsweise oder vollständig in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 freiliegend angeordnet sein. Als numerisches Beispiel kann das Aktorelement 206 derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 (und optional mit weiteren Strukturen) verbunden sein, dass mehr als 70% seiner Länge freiliegend ist, beispielsweise mehr als 80% seiner Länge, beispielsweise mehr als 90% seiner Länge.For purposes of illustration, actuator element 206 may be substantially exposed. The actuator element 206 can be arranged so that it is exposed in sections or completely in a region between the at least two fastening structures 204 . As a numerical example, the actuator element 206 can be connected to the at least two attachment structures 204 (and optionally to further structures) such that more than 70% of its length is exposed, for example more than 80% of its length, for example more than 90% of its length.

Die hängende Anordnung des Aktorelements 206 gewährleistet eine effizientere Kraftübertragung vom Aktorelement 206 auf das Funktionselement 202. Beispielsweise kann bei gleicher Größe eines Steuersignals am Aktorelement 206 eine größere Zugkraft auf das Funktionselement 202 übertragen werden als in einer Ausgestaltung, in der das Aktorelement 206 nicht über der (oberen) Oberfläche 208 des Funktionselements 202 angeordnet ist.The suspended arrangement of the actuator element 206 ensures more efficient power transmission from the actuator element 206 to the functional element 202. For example, with the same level of control signal at the actuator element 206, a greater tensile force can be transmitted to the functional element 202 than in a configuration in which the actuator element 206 is not above the (upper) surface 208 of the functional element 202 is arranged.

Gemäß verschiedenen Aspekten kann das Aktorelement 206 in dem Faserverbundstoff der mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 eingebettet sein, siehe auch den Einsatz 220. Das Aktorelement 206 kann in den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 mit Fasern 222 des Faserverbundwerkstoffes verbunden sein, beispielsweise mittels einer textiltechnischen Verbindung. Das Aktorelement 206 kann zumindest abschnittsweise von dem Funktionselement 202 umgeben sein, z.B. in das Material des Funktionselements 202 eingebettet sein.According to various aspects, the actuator element 206 can be embedded in the fiber composite material of the at least two fastening structures 204, see also the insert 220. The actuator element 206 can be connected to fibers 222 of the fiber composite material in the at least two fastening structures 204, for example by means of a textile connection. The actuator element 206 can be surrounded by the functional element 202 at least in sections, e.g. embedded in the material of the functional element 202.

Wie in dem Einsatz 220 dargestellt ist, kann das Aktorelement 206 in den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 mit Fasern 222 des Faserverbundwerkstoffes verbunden sein, z.B. mittels einer textiltechnischen Verbindung bzw. Einarbeitung. Eine textiltechnische Verbindung bzw. Einarbeitung kann beispielsweise mittels Webens, Flechtens, Stickens, Strickens, usw., des (z.B. als Draht ausgestalteten) Aktorelements 206 mit den Fasern 222 des Faserverbundwerkstoffes erzeugt werden. Eine textiltechnische Verbindung kann beispielsweise eine Formschlussverbindung sein, beispielsweise gebildet zwischen Elementen (z.B. Fasern, bandförmigen Elementen, etc.) des Faserverbundwerkstoffs und dem Aktorelement 206. Die Formgedächtnislegierung kann parallel zur Kett- oder Schussrichtung oder in einem beliebigen Winkel zur Faserrichtung des Funktionselements 202 (anschaulich, der textilen Verstärkungsstruktur) angeordnet sein. Das Aktorelement 206 kann einen gewellten Abschnitt aufweisen, welcher in die Fasern 222 des Faserverbundwerkstoffes eingebettet ist.As shown in the insert 220, the actuator element 206 can be connected to fibers 222 of the fiber composite material in the at least two fastening structures 204, for example by means of a textile connection or incorporation. A textile-technical connection or incorporation can be done, for example, by means of weaving, braiding, embroidery, knitting, etc. (e.g. as a wire designed) actuator element 206 are generated with the fibers 222 of the fiber composite material. A textile-technical connection can, for example, be a form-fitting connection, for example formed between elements (e.g. fibers, strip-shaped elements, etc.) of the fiber composite material and the actuator element 206. The shape memory alloy can be parallel to the warp or weft direction or at any angle to the fiber direction of the functional element 202 ( clear, the textile reinforcement structure) can be arranged. The actuator element 206 can have a corrugated section which is embedded in the fibers 222 of the fiber composite material.

Die textiltechnische Verbindung stellt eine robuste Anordnung bereit, welche eine feste Verbindung zwischen dem Aktorelement 206 und dem Funktionselement 202 gewährleistet, ohne auf komplexere und kostenintensivere Techniken (z.B. Fügetechnologie) zurückzugreifen.The textile-technical connection provides a robust arrangement which ensures a firm connection between the actuator element 206 and the functional element 202 without resorting to more complex and more expensive techniques (e.g. joining technology).

Es versteht sich, dass die Aktoranordnung 200 mehr als ein Aktorelement 206 (über der (oberen) Oberfläche 208 des Funktionselements 202 angeordnet) aufweisen kann. Beispielsweise kann das Funktionselement 202 mehr als zwei Befestigungsstrukturen 204 aufweisen (z.B. vier, sechs, zehn), und jedes Paar von Befestigungsstrukturen kann mit einem jeweiligen Aktorelement 206 verbunden sein. Die Vielzahl von Aktorelementen können beispielsweise derart eingerichtet sein, dass das Funktionselement 202 mittels der Vielzahl von Aktorelementen in mehrere voneinander verschiedene Formen gebracht werden kann und somit beispielsweise mehrere voneinander verschiedene Stellungen für das Funktionselement 202 definiert bzw. ermöglicht werden.It is understood that the actuator assembly 200 may include more than one actuator element 206 (disposed over the (top) surface 208 of the functional element 202). For example, functional element 202 may include more than two attachment structures 204 (e.g., four, six, ten), and each pair of attachment structures may be associated with a respective actuator element 206 . The plurality of actuator elements can, for example, be set up in such a way that the functional element 202 can be brought into a plurality of different shapes by means of the plurality of actuator elements and thus, for example, a plurality of different positions for the functional element 202 can be defined or made possible.

Im Folgenden werden in Bezug auf 2B bis 2E zusätzliche oder alternative (optionale) Komponenten und Ausgestaltungen der Aktoranordnung 200 noch näher beschrieben.The following are regarding 2 B until 2E additional or alternative (optional) components and configurations of the actuator assembly 200 are described in more detail.

Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 2B gezeigt ist, kann die Aktoranordnung 200 eine Steuervorrichtung 230 aufweisen, welche eingerichtet ist, die Betätigung der Aktoranordnung 200 zu steuern. Die Steuervorrichtung 230 kann anschaulich eingerichtet sein, das Aktorelement 206 zu steuern. Die Steuervorrichtung 230 kann ein oder mehrere Prozessoren sein bzw. aufweisen, eingerichtet zum Steuern des Aktorelements 206, um ein vordefiniertes Verhalten der Aktoranordnung 200 bereitzustellen.According to different aspects, as in 2 B is shown, the actuator arrangement 200 can have a control device 230 which is set up to control the actuation of the actuator arrangement 200 . The control device 230 can clearly be set up to control the actuator element 206 . The control device 230 can be or have one or more processors configured to control the actuator element 206 in order to provide a predefined behavior of the actuator arrangement 200 .

Die Steuervorrichtung 230 kann eingerichtet sein, das Aktorelement 206 (in einem ersten Steuerschritt) derart zu steuern (z.B. in den aktiven Zustand zu bringen), dass das Funktionselement 202 aus der ersten Form 210a in die zweite Form 210b gebracht wird (siehe auch 2A). Anschaulich kann die Steuervorrichtung 230 eingerichtet sein, eine Längenänderung des Aktorelements 206 zu steuern, um eine Verformung des Funktionselements 202 zu bewirken. Die Steuervorrichtung 230 kann eingerichtet sein, das Aktorelement 206 (in einem zweiten Steuerschritt) derart zu steuern (z.B. in den inaktiven Zustand zu bringen), dass das Funktionselement 202 aus der zweiten Form 210b in die erste Form 210a zurückkehrt (siehe auch 2A).The control device 230 can be set up to control the actuator element 206 (in a first control step) (e.g. bring it into the active state) in such a way that the functional element 202 is brought from the first shape 210a into the second shape 210b (see also 2A ). Clearly, the control device 230 can be set up to control a change in length of the actuator element 206 in order to bring about a deformation of the functional element 202 . The control device 230 can be set up to control the actuator element 206 (in a second control step) (e.g. bring it into the inactive state) in such a way that the functional element 202 returns from the second form 210b to the first form 210a (see also 2A ).

Die Steuervorrichtung 230 kann derart eingerichtet sein, dass sie ein Steuersignal an das Aktorelement 206 bereitstellt, um dessen Verhalten zu steuern. Das Steuersignal kann so derart eingerichtet sein, dass es eine Veränderung der Temperatur des Aktorelements 206 bewirkt (z.B. eine Erhöhung der Temperatur der Formgedächtnislegierung, um die Temperatur über die Phasenwechseltemperatur zu bringen). Beispielsweise kann die Steuervorrichtung 230 derart eingerichtet sein, dass sie das Aktorelement 206 erwärmt, um das Aktorelement 206 aus dem ersten (anfänglichen) Aktorzustand in den zweiten Aktorelement zu bringen (und somit das Funktionselement 202 aus der ersten Form 210a in die zweite Form 210b zu bringen).The control device 230 can be set up in such a way that it provides a control signal to the actuator element 206 in order to control its behavior. The control signal may be configured to cause the temperature of the actuator element 206 to change (e.g., increasing the temperature of the shape memory alloy to bring the temperature above the phase change temperature). For example, the control device 230 can be set up in such a way that it heats the actuator element 206 in order to bring the actuator element 206 from the first (initial) actuator state into the second actuator element (and thus the functional element 202 from the first shape 210a into the second shape 210b bring).

Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 2C gezeigt ist, zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen Ausgestaltung, kann die Aktoranordnung 200 ein weiteres (z.B. zweites) Aktorelement 232 aufweisen. Das zweite Aktorelement 232 kann auf der gegenüberliegenden Seite des Funktionselements 202 in Bezug auf das (erste) Aktorelement 206 angeordnet sein. According to different aspects, as in 2C is shown, in addition to or as an alternative to the configuration described above, the actuator arrangement 200 can have a further (eg second) actuator element 232 . The second actuator element 232 can be arranged on the opposite side of the functional element 202 in relation to the (first) actuator element 206 .

Das (zweite) Aktorelement 232 kann wie das (erste) Aktorelement 202 eingerichtet sein (z.B. wie das Aktorelement 150 in 1B, z.B. kann ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement sein).The (second) actuator element 232 can be set up like the (first) actuator element 202 (e.g. like the actuator element 150 in 1B , e.g. may be a shape memory alloy actuator element).

Das Funktionselement 202 kann zwei weitere (zweite) Befestigungsstrukturen 234 aufweisen, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer weiteren (zweiten) Oberfläche 236 des Funktionselements 202 weg erstrecken. Die andere (zweite) Oberfläche 236 des Funktionselements 202 kann eine der (ersten) Oberfläche 208 gegenüberliegende Oberfläche sein, z.B. eine untere Oberfläche des Funktionselements 202. Die erste Oberfläche 208 und die zweite Oberfläche 236 können in Bezug auf einen Körper des Funktionselements 202 in entgegengesetzte Richtungen zugewandt sein. Die zwei weitere Befestigungsstrukturen 234 können wie die zwei (ersten) Befestigungsstrukturen 204 eingerichtet sein.The functional element 202 can have two further (second) attachment structures 234 which are arranged at a distance from one another and which extend away from a further (second) surface 236 of the functional element 202 . The other (second) surface 236 of the functional element 202 may be a surface opposite the (first) surface 208, e.g facing directions. The two further attachment structures 234 can be set up like the two (first) attachment structures 204 .

Das weitere Aktorelement 232 kann derart mit den zwei weiteren Befestigungsstrukturen 234 verbunden ist, dass das Funktionselement 202 mittels einer von dem weiteren Aktorelement 232 erzeugten Zugkraft aus der zweiten Form 210b in die erste Form 210a gebracht werden kann. Das weitere Aktorelement 232 kann beispielsweise eine Zugkraft in die entgegengesetzte Richtung in Bezug auf das (erste) Aktorelement 206 erzeugen. Das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 können somit eine Agonist-Antagonist-Ausgestaltung bilden, bei der das Funktionselement 202 einer Zugkraft in entgegengesetzter Richtung ausgesetzt ist, z.B. um eine Bewegung in einem Lokomotionssystem zu beschleunigen. Durch die Betätigung des zweiten Aktorelements 232 kann die Rückkehr des Funktionselements 202 in seine erste (ursprüngliche) Form 210a nach der durch die Betätigung des ersten Aktorelements 206 verursachten Verformung erleichtert und beschleunigt werden.The further actuator element 232 can be connected to the two further fastening structures 234 is connected that the functional element 202 can be brought from the second mold 210b into the first mold 210a by means of a tensile force generated by the further actuator element 232. The further actuator element 232 can, for example, generate a tensile force in the opposite direction in relation to the (first) actuator element 206 . The first actuator element 206 and the second actuator element 232 can thus form an agonist-antagonist configuration, in which the functional element 202 is subjected to a tensile force in the opposite direction, eg to accelerate a movement in a locomotion system. The actuation of the second actuator element 232 can facilitate and accelerate the return of the functional element 202 to its first (original) shape 210a after the deformation caused by the actuation of the first actuator element 206 .

Zusätzlich oder alternativ kann die Betätigung des zweiten Aktorelements 232 eine Verformung des Funktionselements 202 aus seiner ersten Form 210a in eine dritte Form bewirken, beispielhaft gespiegelt in Bezug auf eine Längsachse des Funktionselements 202 verglichen zu der zweiten Form. Das weitere Aktorelement 232 kann derart mit den zwei weiteren Befestigungsstrukturen 234 verbunden sein, dass das Funktionselement 202 mittels der von dem weiteren Aktorelement 232 erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in eine dritte Form gebracht werden kann. Dann kann die Betätigung des ersten Aktorelements 206 das Funktionselement 202 wieder in die erste Form bringen bzw. die Rückkehr des Funktionselements 202 in seine erste (ursprüngliche) Form 210a erleichtern. Diese weitere Verformung kann weitere Bewegungsmöglichkeiten in einem Lokomotionsmechanismus bereitstellen.Additionally or alternatively, the actuation of the second actuator element 232 can bring about a deformation of the functional element 202 from its first shape 210a into a third shape, for example mirrored in relation to a longitudinal axis of the functional element 202 compared to the second shape. The further actuator element 232 can be connected to the two further fastening structures 234 in such a way that the functional element 202 can be brought from the first shape into a third shape by means of the tensile force generated by the further actuator element 232 . The actuation of the first actuator element 206 can then bring the functional element 202 back into the first shape or facilitate the return of the functional element 202 into its first (original) shape 210a. This further deformation can provide further movement possibilities in a locomotion mechanism.

Das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 können derart eingerichtet sein, dass beide Aktorelemente 206,232 entsprechend in einen ersten (inaktiven) Aktorzustand, d.h. in einen Zustand, in welchem keine Zugkraft erzeugt wird, und in einen zweiten (aktiven) Aktorzustand, d.h. in einen Zustand, in welchem eine Zugkraft erzeugt wird, individuell gebracht werden kann/können. Das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 können einzeln ansteuerbar sein. Eine Steuervorrichtung der Aktoranordnung 200 (z.B. die Steuervorrichtung 230) kann eingerichtet sein, das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 unabhängig voneinander zu steuern. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 unabhängig voneinander zu erwärmen, um die jeweilige Betätigung zu steuern.The first actuator element 206 and the second actuator element 232 can be set up in such a way that both actuator elements 206, 232 correspondingly go into a first (inactive) actuator state, i.e. into a state in which no tensile force is generated, and into a second (active) actuator state, i.e. into a state in which a tensile force is generated can be brought individually. The first actuator element 206 and the second actuator element 232 can be controlled individually. A control device of the actuator arrangement 200 (e.g. the control device 230) can be set up to control the first actuator element 206 and the second actuator element 232 independently of one another. For example, the control device can be set up to heat the first actuator element 206 and the second actuator element 232 independently of one another in order to control the respective actuation.

Eine Steuervorrichtung der Aktoranordnung 200 (z.B. die Steuervorrichtung 230) kann beispielsweise eingerichtet sein, in einem ersten Steuerschritt, das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 derart zu steuern, dass das Funktionselement 202 aus der ersten Form 210a in die zweite Form 210b gebracht wird und, z.B. anschließend, in einem zweiten Steuerschritt, das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 derart zu steuern, dass das Funktionselement 202 aus der zweiten Form 210b in die erste Form 210a gebracht wird. Die Steuervorrichtung kann gegebenenfalls ferner eingerichtet sein, in einem dritten Steuerschritt, das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 derart zu steuern, dass das Funktionselement 202 aus der ersten Form 210a in die dritte Form gebracht wird. Die Steuervorrichtung kann ferner eingerichtet sein, beispielsweise in einem weiteren Steuerschritt, das erste Aktorelement 206 und das zweite Aktorelement 232 derart zu steuern, dass das Funktionselement 202 aus der dritten Form in die erste Form 210a (oder direkt in die zweite Form 210b) gebracht wird.A control device of the actuator arrangement 200 (e.g. the control device 230) can be set up, for example, in a first control step to control the first actuator element 206 and the second actuator element 232 in such a way that the functional element 202 is brought from the first mold 210a into the second mold 210b and, e.g. subsequently, in a second control step, to control the first actuator element 206 and the second actuator element 232 in such a way that the functional element 202 is brought from the second mold 210b into the first mold 210a. The control device can optionally also be set up, in a third control step, to control the first actuator element 206 and the second actuator element 232 in such a way that the functional element 202 is brought from the first shape 210a into the third shape. The control device can also be set up, for example in a further control step, to control the first actuator element 206 and the second actuator element 232 in such a way that the functional element 202 is brought from the third shape into the first shape 210a (or directly into the second shape 210b). .

Somit kann anschaulich in verschiedenen Aspekten eine Aktoranordnung realisiert sein, welche eine Agonist-Antagonist-Bewegung implementieren kann. Dabei wird auf einen elektromotorischen Antrieb, beispielsweise einen bezüglich der Aktoranordnung externen Antrieb, verzichtet.An actuator arrangement which can implement an agonist-antagonist movement can thus clearly be implemented in various aspects. In this case, an electric motor drive, for example a drive that is external to the actuator arrangement, is dispensed with.

Das zweite Aktorelement 232 kann dieselbe Geometrie und dieselbe Anordnung wie das erste Aktorelement 206 haben (z.B. dieselbe Länge), z.B. kann es in einem Bereich zwischen den zwei weiteren Befestigungsstrukturen 234 über der weiteren Oberfläche 236 des Funktionselements 202 angeordnet sein (in einem Abstand zur Oberfläche 236). In einigen Aspekten können die Geometrie und die Anordnung des zweiten Aktorelements 232 im Vergleich zum ersten Aktorelement 206 unterschiedlich sein. Beispielsweise kann festgestellt werden, dass es ausreicht, wenn das zweite Aktorelement 232 eine geringere Zugkraft auf das Funktionselement 202 ausübt als das erste Aktorelement 206, z.B. es kann aufgrund der (federelastischen) Eigenschaften des Funktionselements 202 weniger Kraft erforderlich sein, um das Funktionselement 202 von der zweiten Form 210b in die erste Form 210a zu bringen. In einer beispielhaften Ausgestaltung kann die Länge des zweiten Aktorelements 232 geringer sein als die Länge des ersten Aktorelements 206. In einer weiteren beispielhaften Ausgestaltung kann der (zweite) Abstand zwischen dem zweiten Aktorelement 232 und der zweiten Oberfläche 236 des Funktionselements 202 geringer sein als der (erste) Abstand zwischen dem ersten Aktorelement 206 und der ersten Oberfläche 208 des Funktionselements 202.The second actuator element 232 can have the same geometry and arrangement as the first actuator element 206 (e.g. the same length), e.g. it can be arranged in a region between the two further attachment structures 234 above the further surface 236 of the functional element 202 (at a distance from the surface 236). In some aspects, the geometry and arrangement of the second actuator element 232 may be different compared to the first actuator element 206 . For example, it can be determined that it is sufficient if the second actuator element 232 exerts a lower tensile force on the functional element 202 than the first actuator element 206, e.g. due to the (spring-elastic) properties of the functional element 202, less force may be required to move the functional element 202 from of the second mold 210b into the first mold 210a. In an exemplary configuration, the length of the second actuator element 232 can be less than the length of the first actuator element 206. In a further exemplary configuration, the (second) distance between the second actuator element 232 and the second surface 236 of the functional element 202 can be less than the ( first) distance between the first actuator element 206 and the first surface 208 of the functional element 202.

Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 2D gezeigt ist, zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen Ausgestaltung, kann das Funktionselement 202 eine Trägerstruktur 238 für das Aktorelement 206 aufweisen. Die Trägerstruktur 238 kann sich von dem Funktionselement 202 (z.B. von der Oberfläche 208) weg erstrecken und kann eingerichtet sein, dem Aktorelement 206 eine (zusätzliche) strukturelle Unterstützung bereitzustellen. Die Trägerstruktur 238 kann beispielsweise eine Gleitschicht aufweisen, in welcher das Aktorelement 206 angeordnet sein kann. Die Gleitschicht kann es ermöglichen, das Aktorelement 206 effizient zu betätigen und gleichzeitig eine zusätzliche strukturelle Unterstützung zu bieten, um die Aktoranordnung 200 robuster zu machen. Es versteht sich, dass das Funktionselement 202 mehr als eine Trägerstruktur 238 aufweisen kann, z.B. eine Vielzahl von Trägerstrukturen auf der ersten Oberfläche 208 und/oder auf der zweiten Oberfläche (z.B. zur Unterstützung eines zweiten Aktorelements).According to different aspects, as in 2D is shown, in addition to or as an alternative to the embodiment described above, the radio tion element 202 have a support structure 238 for the actuator element 206 . The carrier structure 238 can extend away from the functional element 202 (eg from the surface 208) and can be set up to provide the actuator element 206 with (additional) structural support. The carrier structure 238 can have a sliding layer, for example, in which the actuator element 206 can be arranged. The overlay may allow the actuator element 206 to be actuated efficiently while providing additional structural support to make the actuator assembly 200 more robust. It goes without saying that the functional element 202 can have more than one carrier structure 238, eg a multiplicity of carrier structures on the first surface 208 and/or on the second surface (eg to support a second actuator element).

Als beispielhafte Ausgestaltung kann die Gleitschicht 218 Kurzfasern (z.B. Fasern mit einer Länge von weniger als 1 mm), Partikel (z.B. Graphit-Partikel), oder ein anderes geeignetes Material mit Gleiteigenschaften aufweisen oder daraus bestehen. Die Gleitschicht kann beispielsweise das Aktorelement 206 in der Trägerstruktur 238 vollumfänglich umgeben. Anschaulich kann die Gleitschicht einen Kanal in der Trägerstruktur 238 bilden, durch welchen hindurch sich das Aktorelement 206 (z.B. ein Formgedächtnislegierungsdraht als Aktorelement) erstreckt.As an exemplary embodiment, the sliding layer 218 may include or consist of short fibers (e.g., fibers less than 1 mm in length), particles (e.g., graphite particles), or any other suitable material with sliding properties. The sliding layer can, for example, completely surround the actuator element 206 in the carrier structure 238 . Clearly, the sliding layer can form a channel in the carrier structure 238, through which the actuator element 206 (e.g. a shape memory alloy wire as actuator element) extends.

Gemäß verschiedenen Aspekten, wie in 2E gezeigt ist, zusätzlich oder alternativ zu der oben beschriebenen Ausgestaltung, kann die Aktoranordnung 200 eine Verkapselung 240 aufweisen. Die Verkapselung 240 kann derart angeordnet sein bzw. werden, dass sie zumindest das Aktorelement 206 (vollständig) bedeckt. Außerdem kann die Verkapselung 240 derart angeordnet sein, dass sie die mindestens zwei Befestigungsstrukturen 204 abdeckt. Die Verkapselung 240 kann vorgesehen werden, um das Aktorelement 206 vor äußeren schädigenden Einflüssen zu schützen und so die Zuverlässigkeit der Aktoranordnung 200 zu erhöhen. Es versteht sich, dass die Aktoranordnung 200 mehr als eine Verkapselung 240 aufweisen kann, z.B. eine zweite Verkapselung 240 auf der zweiten Oberfläche des Funktionselements 202, um ein zweites Aktorelements (z.B. das zweite Aktorelement 232) abzudecken.According to different aspects, as in 2E is shown, in addition to or as an alternative to the configuration described above, the actuator arrangement 200 can have an encapsulation 240 . The encapsulation 240 can be arranged in such a way that it (completely) covers at least the actuator element 206 . In addition, the encapsulation 240 can be arranged such that it covers the at least two attachment structures 204 . The encapsulation 240 can be provided in order to protect the actuator element 206 from external damaging influences and thus to increase the reliability of the actuator arrangement 200 . It is understood that the actuator arrangement 200 can have more than one encapsulation 240, eg a second encapsulation 240 on the second surface of the functional element 202 in order to cover a second actuator element (eg the second actuator element 232).

3 zeigt ein Lokomotionssystem 300 aufweisend ein oder mehrere Aktoranordungen 302 in einer schematischen Ansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Lokomotionssystem 300 kann hierin auch als Lokomotionsmechanismus, Fortbewegungsmechansimus, Bewegungsmechanismus oder Bewegungssystem bezeichnet werden. 3 10 shows a locomotion system 300 having one or more actuator assemblies 302 in a schematic view according to various embodiments. The locomotion system 300 may also be referred to herein as a locomotion mechanism, locomotion mechanism, movement mechanism, or movement system.

Die Aktoranordungen 302 können wie die Aktoranordnung 200, welche in Bezug auf 2A bis 2E beschrieben wurde, eingerichtet sein, anschaulich mit einem Funktionselement 304 aufweisend mindestens zwei Befestigungsstrukturen 306, und mit einem Aktorelement 308, welches derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen 306 verbunden ist, dass es eine Zugkraft auf das Funktionselement 304 erzeugen kann. Das Funktionselement 304, die Befestigungsstrukturen 306 und das Aktorelement 308 können eingerichtet sein wie das Funktionselement 100, 202, die Befestigungsstrukturen 106, 204 und das Aktorelement 150, 206, welche in Bezug auf 1A bis 2E beschrieben wurden.The actuator assemblies 302 can be like the actuator assembly 200, which with respect to 2A until 2E described, be set up, clearly with a functional element 304 having at least two fastening structures 306, and with an actuator element 308, which is connected to the at least two fastening structures 306 in such a way that it can generate a tensile force on the functional element 304. The functional element 304, the attachment structures 306 and the actuator element 308 can be set up like the functional element 100, 202, the attachment structures 106, 204 and the actuator element 150, 206, which with respect to 1A until 2E have been described.

Beispielsweise kann das Lokomotionssystem 300 zur Verwendung in einem Roboter sein. Anschaulich können die ein oder mehrere Aktoranordungen 302 ein oder mehrere robotische Beine sein bzw. bereitstellen. Als ein Beispiel kann der Roboter als Roboter-Skilangläufer eingerichtet sein. Die kontrollierte Betätigung der ein oder mehreren Aktoranordungen 302 kann eine kontrollierte Bewegung des Lokomotionssystems 300 ermöglichen. Die ein oder mehreren Aktoranordungen 302 können als individuell ansteuerbare „Beine“ des Lokomotionssystems 300 verstanden werden, deren Betätigung eine Gesamtbewegung des Lokomotionssystems 300, beispielsweise entlang einer vordefinierten (z.B. linearen) Trajektorie, ermöglichen kann. For example, the locomotion system 300 may be for use in a robot. Clearly, the one or more actuator arrangements 302 can be or provide one or more robotic legs. As an example, the robot may be set up as a robot cross-country skier. Controlled actuation of the one or more actuator assemblies 302 may enable controlled movement of the locomotion system 300 . The one or more actuator arrangements 302 can be understood as individually controllable "legs" of the locomotion system 300, the actuation of which can enable an overall movement of the locomotion system 300, for example along a predefined (e.g. linear) trajectory.

In der beispielhaften Ausgestaltung in 3 kann das Lokomotionssystem 300 zwei Aktoranordungen 302 aufweisen. Es versteht sich jedoch, dass das Lokomotionssystem 300 jede geeignete Anzahl von Aktoranordungen 302 aufweisen kann, z.B. eine, zwei, drei, fünf oder mehr als fünf Aktoranordungen 302, abhängig von einer vordefinierten Lokomotionsfunktion des Lokomotionssystems 300.In the exemplary embodiment in 3 the locomotion system 300 can have two actuator arrangements 302 . However, it should be understood that the locomotion system 300 may include any suitable number of actuator assemblies 302, e.g., one, two, three, five, or more than five actuator assemblies 302, depending on a predefined locomotion function of the locomotion system 300.

Das Lokomotionssystem 300 kann einen Basisteil 310 aufweisen, an welchem die ein oder mehrere Aktoranordungen 302 verbunden sein können. Die ein oder mehreren Aktoranordungen 302 können derart miteinander (durch den Basisteil 310) verbunden sein, dass eine Betätigung der ein oder mehreren Aktoranordungen 302 (z.B. eine Verformung des jeweiligen Funktionselements 304) eine (z.B. lineare) Bewegung des Lokomotionssystems 300 ermöglicht bzw. bereitstellt. Die jeweilige Funktionselemente 304 der Aktoranordungen 302 können beweglich gelagert sein, beispielsweise, wenn die Funktionselemente 304 an einem jeweiligen Endabschnitt mit dem Basisteil 310 fixiert sind. Der Basisteil 310 kann hierin auch als Träger bezeichnet werden.The locomotion system 300 may include a base portion 310 to which the one or more actuator assemblies 302 may be connected. The one or more actuator arrangements 302 can be connected to one another (by the base part 310) in such a way that an actuation of the one or more actuator arrangements 302 (e.g. a deformation of the respective functional element 304) enables or provides a (e.g. linear) movement of the locomotion system 300. The respective functional elements 304 of the actuator arrangements 302 can be movably mounted, for example if the functional elements 304 are fixed to the base part 310 at a respective end section. The base portion 310 may also be referred to herein as a carrier.

Zur Realisierung des adaptiven Lokomotionssystems 300 (am Beispiel eines Skilangläufers) können gemäß dem hierin beschriebenen Ansatz adaptive Funktionselemente, z.B. FGL, automatisiert einstufig in eine textile Verstärkungsstruktur auf Basis von Hochleistungsfasern integriert werden. Für die optimale Kraftübertragung von adaptiven Funktionselementen auf das FKV-Bauteil und für die Langzeitstabilität des adaptiven Lokomotionssystems 300 kann die textiltechnische Integration von adaptiven Funktionselementen in die Verstärkungsstruktur von Vorteil sein. Die adaptiven Funktionselemente können textiltechnisch parallel zur Kett- oder Schussrichtung oder in einem beliebigen Winkel zur Faserrichtung sowohl in der Ober- oder Unterseite der textilen Verstärkungsstruktur integriert sein bzw. werden. Die Vorwärtsbewegung dieses Fortbewegungsmechansimus kann durch die periodische Aktivierung der FGL in adaptiver FKV im linken und rechten Bein erreicht werden. Beispielsweise kann die Rückstellbewegung des einzelnen Beines durch eine an der Fußsohle angebrachten Steigfelle gebremst werden.To realize the adaptive locomotion system 300 (using the example of a cross-country skier), according to the approach described herein adaptive functional elements, eg SMA, can be automatically integrated in a single stage into a textile reinforcement structure based on high-performance fibers. The textile-technical integration of adaptive functional elements into the reinforcement structure can be advantageous for the optimal power transmission from adaptive functional elements to the FRP component and for the long-term stability of the adaptive locomotion system 300 . In terms of textile technology, the adaptive functional elements can be integrated parallel to the warp or weft direction or at any angle to the fiber direction, both in the upper and lower side of the textile reinforcement structure. Propulsion of this locomotion mechanism can be achieved through the periodic activation of FGLs in adaptive FKV in the left and right legs. For example, the return movement of the individual leg can be slowed down by climbing skins attached to the sole of the foot.

Im Rahmen dieser Beschreibung wurde die Entwicklung eines textilbasierten neuartigen adaptiven Lokomotionssystems dargestellt. Das Lokomotionssystem kann maßgeschneiderte Textilstrukturen (planar oder mit Querschnittverjüngung) mit textiltechnisch integrierten maßgeschneiderten Aktorelementen aufweisen, z.B. FGL, (Grenzschicht zwischen adaptive Aktorelemente und umgebenden Verbund angepasst durch spezifische Ausführungsformen bzw. Modifikationen: ummantelte bzw. beschichtete adaptive Funktionselemente) sowohl in der Ober- und der Unterseite der textilen Verstärkungsstruktur. Darin integrierte adaptive Funktionselemente können das aktuelle Einsatzspektrum von FKV-basierten Kinematiken gegenüber konventionellen Antrieben auf Basis metallischer Werkstoffe erweitern.As part of this description, the development of a textile-based novel adaptive locomotion system was presented. The locomotion system can have tailor-made textile structures (planar or with cross-section reduction) with textile-technically integrated tailor-made actuator elements, e.g. SMA (boundary layer between adaptive actuator elements and surrounding composite adapted by specific embodiments or modifications: sheathed or coated adaptive functional elements) both in the upper and the underside of the textile reinforcement structure. Adaptive functional elements integrated therein can expand the current range of applications of FRP-based kinematics compared to conventional drives based on metallic materials.

Eine Anordnung wie hierin beschrieben stellt eine gewichtsparende und kostengünstige Lösung für adaptive kinematische Systeme bereit, welche auf Basis energie- und materialeffizienter aktorischer Prinzipien unter Berücksichtigung des Leichtbaugedankens anforderungsspezifische Bewegungen generieren können.An arrangement as described herein provides a weight-saving and cost-effective solution for adaptive kinematic systems, which can generate requirement-specific movements on the basis of energy- and material-efficient actuator principles, taking into account the lightweight construction concept.

Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf das vorangehend Beschriebene und Dargestellte beziehen (z.B. auf die Aktoranordnung 200, 302 bzw. auf das Lokomotionssystem 300) .Various examples are described below which relate to what has been described and illustrated above (e.g. to the actuator arrangement 200, 302 or to the locomotion system 300).

Beispiel 1 ist eine Aktoranordnung, aufweisend: ein Funktionselement, welches zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement zumindest in eine erste Form und eine zu der ersten Form unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, wobei das Funktionselement mindestens zwei Befestigungsstrukturen aufweist, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer Oberfläche des Funktionselements weg erstrecken; und mindestens ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement, welches derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen verbunden ist, dass das Funktionselement mittels einer von dem mindestens einen Formgedächtnislegierungs-Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in die zweite Form gebracht werden kann; wobei das mindestens eine Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen über der Oberfläche des Funktionselements angeordnet ist.Example 1 is an actuator arrangement, comprising: a functional element which is deformable at least in sections in such a way that the functional element can be brought into at least a first shape and a second shape that differs from the first shape, with the functional element having at least two fastening structures which are are spaced apart and which extend away from a surface of the functional element; and at least one shape memory alloy actuator element, which is connected to the at least two attachment structures in such a way that the functional element can be brought from the first shape into the second shape by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element; wherein the at least one shape memory alloy actuator element is arranged in a region between the at least two attachment structures above the surface of the functional element.

In Beispiel 2 kann die Aktoranordnung gemäß Beispiel 1 optional ferner aufweisen, dass das mindestens eine Formgedächtnislegierungs-Aktorelement abschnittsweise oder vollständig in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen freiliegend angeordnet ist.In example 2, the actuator arrangement according to example 1 can optionally also have that the at least one shape memory alloy actuator element is arranged so that it is partially or completely exposed in a region between the at least two fastening structures.

In Beispiel 3 kann die Aktoranordnung gemäß Beispiel 2 optional ferner aufweisen, dass das mindestens eine Formgedächtnislegierungs-Aktorelement für mehr als 80% seiner Länge freiliegend ist.In example 3, the actuator arrangement according to example 2 can optionally further comprise that the at least one shape memory alloy actuator element is exposed for more than 80% of its length.

In Beispiel 4 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 3 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement zwei weitere Befestigungsstrukturen aufweist, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer weiteren Oberfläche des Funktionselements weg erstrecken; und ein weiteres Formgedächtnislegierungs-Aktorelement, welches derart mit den zwei weiteren Befestigungsstrukturen verbunden ist, dass das Funktionselement mittels einer von dem weiteren Formgedächtnislegierungs-Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der zweiten Form in die erste Form gebracht werden kann; wobei das weitere Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in einem Bereich zwischen den zwei weiteren Befestigungsstrukturen über der weiteren Oberfläche des Funktionselements angeordnet ist.In example 4, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 3 can optionally further have that the functional element has two further fastening structures which are arranged at a distance from one another and which extend away from a further surface of the functional element; and a further shape memory alloy actuator element, which is connected to the two further fastening structures in such a way that the functional element can be brought from the second shape into the first shape by means of a tensile force generated by the further shape memory alloy actuator element; wherein the further shape memory alloy actuator element is arranged in a region between the two further attachment structures above the further surface of the functional element.

In Beispiel 5 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 4 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement federelastisch verformbar ist.In example 5, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 4 can optionally also have that the functional element is resiliently deformable.

In Beispiel 6 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement derart eingerichtet ist, dass es aus der ersten Form federelastisch in die zweite Form verformbar ist; oder dass das Funktionselement derart eingerichtet ist, dass es aus der zweiten Form federelastisch in die erste Form verformbar ist.In example 6, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 5 can optionally also have that the functional element is set up in such a way that it can be deformed from the first shape into the second shape in a resilient manner; or that the functional element is set up in such a way that it can be elastically deformed from the second shape into the first shape.

In Beispiel 7 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 6 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement aus einem Material derart ausgestaltet ist, dass das Material dem Funktionselement eine Rückstellkraft verleiht.In example 7, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 6 can optionally also have that the functional element is made of a material such that the material imparts a restoring force to the functional element.

In Beispiel 8 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement derart eingerichtet ist, dass eine Rückstellkraft erzeugt wird, wenn das Funktionselement aus der ersten Form ausgelenkt wird; oder dass das Funktionselement derart eingerichtet ist, dass eine Rückstellkraft erzeugt wird, wenn das Funktionselement aus der zweiten Form ausgelenkt wird.In example 8, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 7 can optionally further have that the functional element is set up in such a way that a restoring force is generated when the functional element is deflected from the first shape; or that the functional element is set up in such a way that a restoring force is generated when the functional element is deflected from the second shape.

In Beispiel 9 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 8 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement derart abschnittsweise federelastisch verformbar ist, dass eine rücktreibende Kraft erzeugt wird, welche das Funktionselement von der zweiten Form in die erste Form bringt.In example 9, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 8 can optionally also have that the functional element is resiliently deformable in sections such that a restoring force is generated which brings the functional element from the second shape into the first shape.

In Beispiel 10 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 9 optional ferner aufweisen, dass das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement eine Formgedächtnislegierung aufweist oder daraus bestehet.In example 10, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 9 can optionally further have that the shape memory alloy actuator element has or consists of a shape memory alloy.

In Beispiel 11 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10 optional ferner aufweisen, dass das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement als Einweg-Aktorelement ausgestaltet ist.In example 11, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 10 can optionally further have that the shape memory alloy actuator element is designed as a one-way actuator element.

In Beispiel 12 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 11 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement, wenn es in der ersten Form ist, entlang einer Geraden erstreckt ist, und wenn es in der zweiten Form ist, entlang einer gekrümmten Linie erstreckt ist.In example 12, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 11 can optionally further have that the functional element is extended along a straight line when it is in the first shape and is extended along a curved line when it is in the second shape .

In Beispiel 13 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 12 optional ferner aufweisen, dass die erste Form eine gerade Form ist und die zweite Form eine gekrümmte Form ist.In Example 13, the actuator assembly according to any one of Examples 1 to 12 may optionally further include the first shape being a straight shape and the second shape being a curved shape.

In Beispiel 14 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 13 optional ferner aufweisen, dass die mindestens zwei Befestigungsstrukturen als integrale Bestandteile des Funktionselements angeordnet sind. Anschaulich können das Funktionselement und die mindestens zwei Befestigungsstrukturen als ein integrales Faserverbundbauteil ausgebildet sein.In example 14, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 13 can optionally also have the at least two fastening structures being arranged as integral components of the functional element. Clearly, the functional element and the at least two fastening structures can be designed as an integral fiber composite component.

In Beispiel 15 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 14 optional ferner aufweisen, dass die mindestens zwei Befestigungsstrukturen ein Fasermaterial aufweisen oder aus einem Fasermaterial bestehen.In example 15, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 14 can optionally also have that the at least two fastening structures have a fiber material or consist of a fiber material.

In Beispiel 16 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 15 optional ferner aufweisen, dass das verformbare Funktionselement und die mindestens zwei Befestigungsstrukturen jeweils einen Faserverbundwerkstoff aufweisen, oder dass das verformbare Funktionselement und die mindestens zwei Befestigungsstrukturen aus einem gemeinsamen Faserverbundwerkstoff gebildet sind.In Example 16, the actuator arrangement according to one of Examples 1 to 15 can optionally also have that the deformable functional element and the at least two fastening structures each have a fiber composite material, or that the deformable functional element and the at least two fastening structures are formed from a common fiber composite material.

In Beispiel 17 kann die Aktoranordnung gemäß Beispiel 16 optional ferner aufweisen, dass das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in dem Faserverbundstoff der mindestens zwei Befestigungsstrukturen eingebettet ist. Beispielsweise kann das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in den mindestens zwei Befestigungsstrukturen mit Fasern des Faserverbundwerkstoffes verbunden sein (z.B. mittels einer textiltechnischen Verbindung).In example 17, the actuator arrangement according to example 16 can optionally further include the shape memory alloy actuator element being embedded in the fiber composite material of the at least two attachment structures. For example, the shape memory alloy actuator element can be connected to fibers of the fiber composite material in the at least two attachment structures (e.g. by means of a textile connection).

In Beispiel 18 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 17 optional ferner aufweisen, dass das mindestens eine Formgedächtnislegierungs-Aktorelement textiltechnisch mit Fasern des Faserverbundwerkstoffs in den mindestens zwei Befestigungsstrukturen verbunden ist.In example 18, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 17 can optionally also have that the at least one shape memory alloy actuator element is textile-technically connected to fibers of the fiber composite material in the at least two fastening structures.

In Beispiel 19 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 18 optional ferner aufweisen, dass die Aktoranordnung ferner eine Steuervorrichtung zum Steuern des Formgedächtnislegierungs-Aktorelements aufweist, dass die Steuervorrichtung zum Bringen des Funktionselements in die zweite Form eingerichtet ist in einem ersten Steuerschritt, das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement derart anzusteuern, dass das Funktionselement aus der ersten Form in die zweite Form gebracht wird. Beispielsweise kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement zu erwärmen, um das Funktionselement aus der ersten Form in die zweite Form zu bringen.In Example 19, the actuator arrangement according to one of Examples 1 to 18 can optionally also have that the actuator arrangement also has a control device for controlling the shape memory alloy actuator element, that the control device is set up to bring the functional element into the second shape in a first control step, that To control shape memory alloy actuator element such that the functional element is brought from the first form into the second form. For example, the control device can be set up to heat the shape memory alloy actuator element in order to bring the functional element from the first shape into the second shape.

In Beispiel 20 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 19 optional ferner aufweisen, dass das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in einem ersten (inaktiven) Aktorzustand und in einem zweiten (aktiven) Aktorzustand sein kann. Beispielsweise kann das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement eingerichtet sein, in dem zweiten Aktorzustand die Zugkraft zu erzeugen.In example 20, the actuator arrangement according to any one of examples 1 to 19 can optionally further comprise that the shape memory alloy actuator element can be in a first (inactive) actuator state and in a second (active) actuator state. For example, the shape memory alloy actuator element can be set up to generate the tensile force in the second actuator state.

In Beispiel 21 kann die Aktoranordnung gemäß Beispiel 20 optional ferner aufweisen, dass wenn das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in dem ersten Aktorzustand ist, die Formgedächtnislegierung des Formgedächtnislegierungs-Aktorelements eine Temperatur unterhalb dessen Phasenumwandlungstemperatur aufweist, und dass, wenn das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in dem zweiten Aktorzustand ist, die Formgedächtnislegierung des Formgedächtnislegierungs-Aktorelements eine Temperatur oberhalb dessen Phasenumwandlungstemperatur aufweist.In Example 21, the actuator assembly according to Example 20 can optionally further include when the shape memory alloy actuator element is in the first actuator state, the shape memory alloy of the shape memory alloy actuator element ments has a temperature below its phase transformation temperature, and that when the shape memory alloy actuator element is in the second actuator state, the shape memory alloy of the shape memory alloy actuator element has a temperature above its phase transformation temperature.

In Beispiel 22 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 21 optional ferner aufweisen, dass das Funktionselement eine Trägerstruktur für das Aktorelement aufweist, wobei sich die Trägerstruktur von dem Funktionselement (z.B. von der Oberfläche) weg erstreckt und eingerichtet ist, dem Formgedächtnislegierungs-Aktorelement eine strukturelle Unterstützung bereitzustellen.In Example 22, the actuator arrangement according to one of Examples 1 to 21 can optionally further include that the functional element has a support structure for the actuator element, wherein the support structure extends away from the functional element (e.g. from the surface) and is set up, the shape memory alloy actuator element provide structural support.

In Beispiel 23 kann die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 22 optional ferner aufweisen, dass die Aktoranordnung eine Verkapselung aufweist, welche derart angeordnet ist, dass sie zumindest das Formgedächtnislegierungs-Aktorelement (vollständig) bedeckt.In example 23, the actuator arrangement according to one of examples 1 to 22 can optionally further have that the actuator arrangement has an encapsulation which is arranged in such a way that it (completely) covers at least the shape memory alloy actuator element.

Beispiel 24 ist eine Aktoranordnung, aufweisend: ein Funktionselement, welches einen Funktionsabschnitt aufweist sowie zwei mit dem Funktionsabschnitt verbundene Befestigungsabschnitte, wobei der Funktionsabschnitt zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement zumindest in eine erste Form und eine zu der ersten Form unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, und wobei das Funktionselement mindestens ein Faserwerkstoff aufweist, der sich integral von dem Funktionsabschnitt in die beiden Befestigungsabschnitte erstreckt; und mindestens ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement, welches textiltechnisch jeweils mit einem Abschnitt des Faserwerkstoffs, der in einer jeweiligen Befestigungsstruktur der mindestens zwei Befestigungsstrukturen integriert ist, verbunden ist derart, dass das Funktionselement mittels einer von dem mindestens einen Formgedächtnislegierungs-Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in die zweite Form gebracht werden kann.Example 24 is an actuator arrangement, comprising: a functional element, which has a functional section and two fastening sections connected to the functional section, the functional section being deformable at least in sections such that the functional element is brought into at least a first shape and a second shape that differs from the first shape can be, and wherein the functional element has at least one fiber material, which extends integrally from the functional section in the two attachment sections; and at least one shape memory alloy actuator element, which is textile-technically connected to a section of the fiber material that is integrated in a respective attachment structure of the at least two attachment structures, such that the functional element is released from the first shape by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element can be brought into the second form.

In Beispiel 25 kann die Aktoranordnung gemäß Beispiel 24 ein oder mehrere Merkmale gemäß einem der Beispiele 1 bis 23 aufweisen.In example 25, the actuator arrangement according to example 24 can have one or more features according to one of examples 1 to 23.

Beispiel 26 ist die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 25, ausgestaltet als Roboter-Körperteil (z.B. als Roboter-Bein).Example 26 is the actuator assembly according to any one of Examples 1 to 25 configured as a robot body part (e.g. as a robot leg).

Beispiel 27 ist die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 25, ausgestaltet als Orthese.Example 27 is the actuator arrangement according to one of Examples 1 to 25, configured as an orthosis.

Beispiel 28 ist die Aktoranordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 25, ausgestaltet als Prothese.Example 28 is the actuator arrangement according to one of Examples 1 to 25, designed as a prosthesis.

Beispiel 29 ist ein Lokomotionssystem (z.B. ein Roboter-Lokomotionssystem) aufweisend ein oder mehrere Aktoranordungen gemäß einem der Beispiele 1 bis 25.Example 29 is a locomotion system (e.g. a robot locomotion system) having one or more actuator assemblies according to any one of Examples 1 to 25.

Beispiel 30 ist ein Lokomotionssystem aufweisend: ein oder mehrere Aktoranordungen, welche derart miteinander verbunden sind, dass eine Betätigung der ein oder mehreren Aktoranordungen eine Bewegung des Lokomotionssystems (z.B. entlang einer linearen Trajektorie) ermöglicht, wobei jede Aktoranordnung der ein oder mehreren Aktoranordungen aufweist: ein Funktionselement, welches zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement zumindest in eine erste Form und eine zu der ersten Form unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, wobei das Funktionselement mindestens zwei Befestigungsstrukturen aufweist, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer Oberfläche des Funktionselements weg erstrecken; und mindestens ein Formgedächtnislegierungs-Aktorelement, welches derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen verbunden ist, dass das Funktionselement mittels einer von dem mindestens einen Formgedächtnislegierungs-Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in die zweite Form gebracht werden kann; wobei das mindestens eine Formgedächtnislegierungs-Aktorelement in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen über der Oberfläche des Funktionselements angeordnet ist.Example 30 is a locomotion system comprising: one or more actuator assemblies interconnected such that actuation of the one or more actuator assemblies enables movement of the locomotion system (e.g., along a linear trajectory), each actuator assembly of the one or more actuator assemblies comprising: a Functional element which is deformable at least in sections in such a way that the functional element can be brought into at least a first shape and a second shape that differs from the first shape, with the functional element having at least two fastening structures which are arranged at a distance from one another and which differ from extending away from a surface of the functional element; and at least one shape memory alloy actuator element, which is connected to the at least two attachment structures in such a way that the functional element can be brought from the first shape into the second shape by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element; wherein the at least one shape memory alloy actuator element is arranged in a region between the at least two attachment structures above the surface of the functional element.

In Beispiel 31 können die ein oder mehreren Aktoranordungen gemäß Beispiel 30 ein oder mehrere Merkmale gemäß einem der Beispiele 1 bis 23 aufweisen.In example 31, the one or more actuator arrangements according to example 30 can have one or more features according to any one of examples 1 to 23.

Beispiel 32 ist ein Roboter (z.B. ein Skilangläufer) aufweisend ein Lokomotionssystem gemäß Beispiel 30.Example 32 is a robot (e.g. a cross-country skier) having a locomotion system according to example 30.

Beispiel 33 ist eine Aktoranordnung, aufweisend: ein Funktionselement, welches zumindest abschnittsweise verformbar ist derart, dass das Funktionselement zumindest in eine erste Form und eine zu der ersten Form unterschiedliche zweite Form gebracht werden kann, wobei das Funktionselement mindestens zwei Befestigungsstrukturen aufweist, welche in einem Abstand von einander angeordnet sind und welche sich von einer Oberfläche des Funktionselements weg erstrecken; und mindestens ein Aktorelement, welches derart mit den mindestens zwei Befestigungsstrukturen verbunden ist, dass das Funktionselement mittels einer von dem mindestens einen Aktorelement erzeugten Zugkraft aus der ersten Form in die zweite Form gebracht werden kann; wobei das mindestens eine Aktorelement in einem Bereich zwischen den mindestens zwei Befestigungsstrukturen über der Oberfläche des Funktionselements angeordnet ist.Example 33 is an actuator arrangement, comprising: a functional element which is deformable at least in sections such that the functional element can be brought into at least a first shape and a second shape that differs from the first shape, with the functional element having at least two fastening structures which are are spaced apart and which extend away from a surface of the functional element; and at least one actuator element, which is connected to the at least two attachment structures in such a way that the functional element is generated by means of one of the at least one actuator element Tensile force can be brought from the first form into the second form; wherein the at least one actuator element is arranged in a region between the at least two attachment structures above the surface of the functional element.

Claims

Actuator arrangement (200) having: a functional element (100, 202) which is deformable at least in sections such that the functional element (100, 202) can be brought into at least a first shape (104a, 210a) and a second shape that differs from the first shape (104b, 210b). , wherein the functional element (100, 202) has at least two attachment structures (106, 204) which are arranged at a distance from one another and which extend from a surface (108, 208) of the functional element (100, 202); and at least one shape memory alloy actuator element (150, 206), which is connected to the at least two fastening structures (106, 204) in such a way that the functional element (100, 202) is pulled by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element (150, 206). can be brought from the first shape (104a, 210a) into the second shape (104b, 210b); wherein the at least one shape memory alloy actuator element (150, 206) is arranged in a region between the at least two attachment structures (106, 204) above the surface of the functional element (100, 202).

Actuator arrangement (200) according to claim 1 , wherein the at least one shape memory alloy actuator element (150, 206) is partially or completely arranged in an area between the at least two attachment structures (106, 204) exposed.

Actuator arrangement (200) according to claim 1 or 2 wherein the functional element (100, 202) has two further fastening structures (234) which are arranged at a distance from one another and which extend from a further surface (236) of the functional element (100, 202); and wherein the actuator arrangement (200) has a further shape memory alloy actuator element (232) which is connected to the two further fastening structures (234) in such a way that the functional element (100, 202) is produced by means of one of the further shape memory alloy actuator element (232). Tensile force can be brought from the second mold (210b) into the first mold (210a); wherein the further shape memory alloy actuator element (232) is arranged in a region between the two further attachment structures (234) above the further surface (236) of the functional element (100, 202).

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 3 , wherein the functional element (100, 202) is resiliently deformable.

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 4 , wherein the functional element (100, 202) is resiliently deformable in sections such that a restoring force is generated which brings the functional element (100, 202) from the second shape (104b, 210b) into the first shape (104a, 210a).

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 5 , wherein the at least one shape memory alloy actuator element (150, 206) is designed as a one-way actuator element.

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 6 , wherein the functional element (100, 202), when it is in the first shape (104a, 210a), is extended along a straight line, and when it is in the second shape (104b, 210b), is extended along a curved line.

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 7 , wherein the at least two fastening structures (106, 204) are arranged as integral components of the functional element (100, 202).

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 8th , wherein the deformable functional element (100, 202) and the at least two attachment structures (106, 206) each have a fiber composite material, or wherein the deformable functional element (100, 202) and the at least two attachment structures (106, 206) are formed from a common fiber composite material are.

Actuator arrangement (200) according to claim 9 , wherein the at least one shape memory alloy actuator element (150, 206) is textile-technically connected to fibers of the fiber composite material in the at least two fastening structures (106, 204).

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 10 , wherein the actuator arrangement (200) further comprises a control device (230) for controlling the shape memory alloy actuator element (150, 206), wherein the control device (230) for bringing the functional element (100, 202) into the second shape (104b, 210b) is set up in a first control step to control the shape memory alloy actuator element (150, 206) in such a way that the functional element (100, 202 ) from the first mold into the second mold (104b, 210b).

Actuator arrangement (200) according to one of Claims 1 until 11 , wherein the shape memory alloy actuator element (150, 206) can be in a first inactive actuator state and in a second active actuator state, wherein when the shape memory alloy actuator element (150, 206) is in the first actuator state, the shape memory alloy of the shape memory alloy actuator element (150 , 206) has a temperature below its phase transformation temperature, and wherein when the shape memory alloy actuator element (150, 206) is in the second actuator state, the shape memory alloy of the shape memory alloy actuator element has a temperature above its phase transformation temperature.

Actuator arrangement (200), comprising: a functional element (100, 202) which has a functional section (102a) and two fastening sections (102b) connected to the functional section (102a), wherein the functional section (102a) is deformable at least in sections such that the functional element (100, 202) is brought into at least a first shape (104a, 210a) and a second shape (104b, 210b) that differs from the first shape (104a, 210a). can be, and wherein the functional element (100, 202) has at least one fiber material which extends integrally from the functional section (102a) into the two fastening sections (102b); and at least one shape memory alloy actuator element (150, 206), which is textile-technically connected to a section of the fiber material that is integrated in a respective attachment structure (106, 204) of at least two attachment structures (106, 204) of the functional element (100, 202). is such that the functional element (100, 202) can be brought from the first shape (104a, 210a) into the second shape (104b, 210b) by means of a tensile force generated by the at least one shape memory alloy actuator element (150, 206).

Locomotive system (300) comprising: one or more actuator assemblies (200, 302) interconnected such that actuation of the one or more actuator assemblies (200, 302) enables movement of the locomotion system (300), each actuator assembly (200, 302) of the one or more Actuator arrangements (302) has: a functional element (100, 202, 304), which is deformable at least in sections, such that the functional element (100, 202, 304) can be transformed into at least a first shape (104a, 210a) and a second shape (104b, 210b ) can be brought wherein the functional element (100, 202, 304) has at least two fastening structures (106, 204, 306) which are arranged at a distance from one another and which extend from a surface (108, 208) of the functional element (100, 202, 304) extend away; and at least one shape memory alloy actuator element (150, 206, 308), which is connected to the at least two attachment structures (106, 204, 306) in such a way that the functional element (100, 202, 304) can be actuated by means of one of the at least one shape memory alloy actuator element ( 150, 206, 308) can be brought from the first mold (104a, 210a) into the second mold (104b, 210b); wherein the at least one shape memory alloy actuator element (150, 206, 308) is arranged in a region between the at least two attachment structures (106, 204, 306) above the surface (108, 208) of the functional element (100, 202, 304).

Robot having a locomotion system according to Claim 14 .