Şekil Bellek Robot tutucu kolu aktivasyonu için alaşım tel: Kavrama basıncı nasıl değiştirilir?

Robotik bir tutma kolu için, çok küçük bileşenler üzerinde fabrikada zemin kullanımı için tasarlıyoruz, çalıştırma için elektrikle etkinleştirilen Şekil Hafızalı Alaşım (SMA) kablo demetlerini kullanmayı öneriyoruz.

Tasarlanan cihaz, devre montajı için kullanılan Pick & Place makinelerine benzer, ancak tekerlekler üzerinde uçak askısı boyutunda bir çalışma yüzeyi üzerinde hareket eder. Her biri 0,5 cu ile 8 cu.cm arasında düzensiz şekilli ve gözenekli nesneleri manipüle eder - bu nedenle geleneksel vakum P&P mekanizması çekici değildir. Ayrıca, montaj hattındaki münferit nesnelerin değişen sertlikleri ve ağırlıkları vardır.

Tasarım kısıtlamalarımız:

• Minimumdan sıfıra kadar titreşim ve ses sağlama
• Mekanizma içinde minimum hacim kullanılması (piller dingil mesafesindedir, denge sağlar, bu nedenle ağırlıkları endişe etmez)
• Tutucu basıncının ince değişimi

SMA'nın ilk iki kısıtlamayı iyi karşıladığına inanıyoruz, ancak kısıtlama 3'e ulaşmak için bazı yönlendirmelere, yani elektronik olarak kontrol edilen tutucunun farklı basınç seviyelerine ihtiyaç duyuyoruz.

Sorularım:

• Aktivasyon eşiğinin ( 0.005 inç Flexinol HT için 320 mA) üzerindeki bir akımın PWM'si değişken, tekrarlanabilir çalıştırma kuvveti sağlayabilir mi?
• Her parmak ucunda basınç sensörlerine ve kavrama için kapalı döngü kontrolüne mi ihtiyacımız var, yoksa tutucu periyodik olarak kalibre edilebilir ve tekrarlanabilir kuvveti koruyabilir mi?
• Bahsetmemiz gereken iyi belgelenmiş bir emsal veya çalışma var mı?

Gazeteye bir göz atın Flexinol Aktüatör Kablolarının Teknik Özelliklerine .

Yapmak isteyeceğiniz şey, uygulamanız için istenen strok ve kuvveti elde etmek için nitinol telinin mevcut büzülmesini kullanan bir yapı tasarlamaktır. Makale birkaç örnek yapı sunmaktadır:

Nitinolün kasılma yüzdesi sıcaklığına bağlıdır. Bununla birlikte, ilişki doğrusal değildir ve ısıtma fazı ile soğutma fazı arasında farklılık gösterir. Bu farklılıkların dikkate alınması gerekecektir.

Makalede arduino kullanarak hassas flexinol pozisyon kontrolü yazar, nitinol özelliklerinin nasıl kullanılacağını açıklar, böylece tel kendi geri bildirim sensörü gibi davranabilir:

Kas Teli olarak da bilinen Flexinol, elektrik iletirken büzülmek için yapılabilen Nitinol'den yapılmış güçlü, hafif bir teldir. Bu makalede, Flexinol devresindeki voltajı kontrol etmeye dayalı olarak bu etkinin hassas kontrolüne bir yaklaşım sunacağım. Ek olarak, Flexinol'ün direncinin kasıldığında tahmin edilebilir şekilde düşmesi gerçeğinden yararlanarak, burada tarif edilen mekanizma telin kendisini bir geri besleme kontrol döngüsünde bir sensör olarak kullanır. Ayrı bir sensöre olan ihtiyacı ortadan kaldırmanın bazı avantajları, azaltılmış parça sayısı ve azaltılmış mekanik karmaşıklıktır.

Böylece, tel üzerindeki voltajı değiştirmek için PWM kullanarak ve bu voltaj düşüşünü okumak için bir ADC kullanarak, nitinol telinin büzülme yüzdesinin kapalı döngü kontrolünü tasarlayabilirsiniz. Ardından, uygun bir mekanik yapı kullanarak, bu kasılmayı uygulamanız için gereken istenen strok ve kuvvete çevirebilirsiniz.

Neden SMA kullanmamalısınız?

Öncelikle, robotik bir uygulamada neden şekil hafızalı alaşımları kullanmayı seçtiğinizi merak etmeliyim. SMA'lar için uygulama listelerinden herhangi birine bakarsanız, listede hiçbir zaman robotik bir uygulama görmezsiniz.

SMA uygulamalarının çoğu harekete geçirilmez ve gözlük çerçeveleri ve golf kulüpleri gibi şeyleri içerir.

Bazı uygulamalar SMA'yı aktüatör olarak kullanır, ancak genellikle sadece bir veya iki kez kullanır. Bunlar, tıbbi stentler gibi, küçük bir artere sokulması gereken, ancak içeride bir kez açılan uygulamalardır.

SMA'nın bir aktüatör olarak hareket etmesi ve bir şeyin hareket etmesine neden olan bir kuvvet uygulamasının gerekli olduğu robotik uygulamaların olmaması, yorgunluğa maruz kalmasıdır. Wikipedia'ya göre :

SMA yorgunluğa maruz kalır; döngüsel yükün, sonuçta kırılma nedeniyle katastrofik fonksiyon kaybına yol açan bir çatlağın başlatılması ve yayılması ile sonuçlandığı bir arıza modu. sadece akıllı malzemelerde gözlenmeyen bu arıza moduna ek olarak. SMA ayrıca fonksiyonel yorgunluğa maruz kalmaktadır, burada SMA yapısal olarak başarısız değildir, ancak uygulanan stres ve / veya sıcaklığın bir kombinasyonu nedeniyle, tersine çevrilebilir bir faz dönüşümüne uğrama yeteneğini (bir dereceye kadar) kaybeder.

Ama ısrar edersen

SMA sünme ve yorgunluğu uğrar Çünkü, olur sahip olun eğer bilinen bir kuvvet uyguluyorsanız yapmak için kuvvet dönüştürücü ve kontrol sisteminin bir tür olması.

Ne öneririm SMA'lardan ziyade, SMA'nın büyük dezavantajları olmadan kısıtlamalarınızı tatmin edebilecek birçok küçük aktüatör var.

Ses Bobinleri: Bunlar sadece kalıcı bir mıknatıs ve bir bobinden oluşur. Akım akışının ayarlanması, mıknatısa uygulanan kuvveti doğrudan etkiler. Dikkatsiz, bunlar tamamen sessizdir ve SMA'lardan daha verimlidir. Ortam sıcaklığı çok fazla değişmediği sürece uygulanan kuvvet oldukça tekrarlanabilir. Bunları Moticont'dan hazır bileşenler olarak satın alabilirsiniz . Ya da bir sabit disk açın, hazır bir robotik parmak var!

Piezo aktüatörleri: Piezo seramikleri temel alan bir dizi farklı motor vardır. Bunlar genellikle çok küçük ama pahalı motorlardır. Newscale Tech'in Squiggle motorlarını deneyin .

Her iki teknolojiyi kullanarak aktüatörler üreten Flexsys adında bir şirket var .