Gli attuatori a membrana e a soffietto hanno un'ampia gamma di applicazioni come sistemi di azionamento o di molle ad aria. Nel mondo della pneumatica, costituiscono una classe a sé stante con proprietà speciali: in particolare, non presentano il fastidioso effetto stick-slip. L'effetto stick-slip (dall'inglese "stick" che significa "attaccare" e "slip" che significa "scorrimento") descrive lo scorrimento a scatti di corpi solidi che si muovono l'uno contro l'altro. Questo fenomeno si verifica quando si sposta un corpo il cui attrito statico è significativamente maggiore dell'attrito radente. Questo è spesso il caso dei cilindri pneumatici.
I cilindri a soffietto sono sia sistemi di azionamento che sistemi di molla ad aria e rientrano nella categoria degli attuatori a membrana. I cilindri a soffietto fungono da elemento di azionamento attraverso l'aerazione e lo sfiato. All'aumentare della corsa, la forza generata diminuisce in funzione della costrizione del soffietto. Se ai cilindri a soffietto viene applicata una pressione permanente, essi agiscono come un elemento di smorzamento. La struttura semplice consiste in due piastre di collegamento in metallo con soffietti in gomma collegati ad esse. Non ci sono elementi di tenuta e parti meccaniche in movimento. I cilindri a soffietto sono attuatori a semplice effetto che non necessitano di una molla di richiamo, poiché il ritorno avviene tramite una forza esterna.
Un grande vantaggio dei cilindri a soffietto è l'altezza di installazione particolarmente ridotta, rispetto ai convenzionali cilindri, oltre alla libertà di movimento. Sono possibili anche offset assiali più grandi e rotazioni angolari fino a 20°. L'effetto slip-stick, che spesso è dannoso con i cilindri convenzionali, non si verifica nei cilindri a soffietto. I doppi soffietti sono indicati per corse maggiori. L'utilizzo con vari mezzi di esercizio come aria compressa, gas e liquidi, è possibile se si osservano le proprietà della gomma.
I muscoli pneumatici sono attuatori a membrana, o più precisamente attuatori a contrazione di membrana, noti anche come attuatori a trazione. Sono stati sviluppati secondo il modello di un muscolo biologico. È costituito da un tubo di contrazione e da connettori. Il tubo di contrazione è composto da una membrana di gomma e da uno strato interno di filati aramidici. La membrana sigilla ermeticamente il fluido di lavoro. I filati fungono da portatori di forza e di trasmissione di potenza. Applicando una pressione interna, la membrana tubolare si espande in direzione circonferenziale. Ciò determina una forza di trazione e un movimento di contrazione in direzione longitudinale. La forza di trazione massima utilizzabile è disponibile all'inizio della contrazione e diminuisce con la corsa. I vantaggi: l'attuatore a membrana ha un eccezionale rapporto forza-peso, funziona in modo particolarmente potente, rapido e senza slittamenti, con una forza iniziale 10 volte superiore a quella di cilindri pneumatici analoghi.