รูปร่างลวดโลหะผสมหน่วยความจำสำหรับการสั่งงานแขนกริปเปอร์ของหุ่นยนต์: จะเปลี่ยนแรงกดของด้ามจับได้อย่างไร?

สำหรับแขนกริปเปอร์แบบหุ่นยนต์ที่เราออกแบบมาสำหรับการใช้งานในโรงงานในชิ้นส่วนที่มีขนาดเล็กมากเราเสนอให้ใช้ชุดสายไฟ Shape Memory Alloy (SMA) ที่เปิดใช้งานด้วยไฟฟ้าเพื่อการกระตุ้น

อุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมานั้นคล้ายกับเครื่องจักร Pick & Place ที่ใช้สำหรับการประกอบวงจร แต่เคลื่อนที่ไปบนพื้นผิวการทำงานที่มีขนาดเท่าไม้แขวนเครื่องบินบนล้อ มันจัดการกับวัตถุที่มีรูปร่างและมีรูพรุนที่ผิดปกติระหว่าง 0.5 ลูกบาศ์กซม. และ 8 ลูกบาศ์กซม. แต่ละ - ดังนั้นกลไก P & P สูญญากาศแบบดั้งเดิมจะไม่ดึงดูด วัตถุแต่ละชิ้นในสายการประกอบมีความแข็งและน้ำหนักต่างกัน

ข้อ จำกัด การออกแบบของเราคือ:

• รับประกันการสั่นสะเทือนและเสียงน้อยที่สุดถึง Zero
• การใช้ปริมาณน้อยที่สุดภายในกลไก (แบตเตอรี่อยู่ที่ฐานล้อให้ความมั่นคงดังนั้นน้ำหนักของมันจึงไม่น่าเป็นห่วง)
• ความแตกต่างของความดันกริปเปอร์

เราเชื่อว่า SMA เป็นไปตามข้อ จำกัด สองข้อแรกได้ดี แต่ต้องการแนวทางในการบรรลุข้อ จำกัด 3 เช่นความดันในระดับต่าง ๆ ของกริปเปอร์ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์

คำถามของฉัน:

• PWM ในปัจจุบันสูงกว่าขีด จำกัด การเปิดใช้งาน (320 mA สำหรับ0.005 นิ้ว Flexinol HT ) สามารถให้แรงกระตุ้นการกระทำซ้ำได้หรือไม่?
• เราต้องการเซ็นเซอร์ความดันที่ปลายนิ้วแต่ละข้างและการควบคุมวงปิดสำหรับการจับหรือสามารถปรับเทียบกริปเปอร์เป็นระยะและรักษาแรงที่ทำซ้ำได้หรือไม่?
• มีแบบอย่างที่ดีเอกสารหรือการศึกษาที่เราควรจะอ้างอิงถึง?

มีลักษณะที่กระดาษลักษณะทางเทคนิคของสาย Flexinol อุปกรณ์ขับเคลื่อน

สิ่งที่คุณต้องทำคือการสร้างโครงสร้างที่ใช้ประโยชน์จากการหดตัวของลวดนิทินอลที่มีอยู่เพื่อให้ได้จังหวะและแรงที่ต้องการสำหรับการใช้งานของคุณ กระดาษให้ตัวอย่างโครงสร้างสองสามอย่าง:

เปอร์เซ็นต์การหดตัวของนิทินอลเกี่ยวข้องกับอุณหภูมิของมัน อย่างไรก็ตามความสัมพันธ์ไม่เป็นเชิงเส้นและแตกต่างระหว่างเฟสการทำความร้อนและขั้นตอนการทำความเย็น ความแตกต่างเหล่านี้จะต้องนำมาพิจารณา

ในบทความการควบคุมตำแหน่ง flexinol ที่มีความแม่นยำโดยใช้ arduinoผู้เขียนอธิบายถึงวิธีการใช้คุณสมบัติของ nitinol เพื่อให้ลวดสามารถทำหน้าที่เป็นเซ็นเซอร์ป้อนกลับของตัวเอง:

Flexinol หรือที่เรียกว่า Muscle Wire เป็นลวดที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงทำจาก Nitinol ที่สามารถทำสัญญาได้เมื่อนำกระแสไฟฟ้า ในบทความนี้ฉันจะนำเสนอวิธีการควบคุมความแม่นยำของเอฟเฟกต์นี้โดยขึ้นอยู่กับการควบคุมแรงดันไฟฟ้าในวงจร Flexinol นอกจากนี้การใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าความต้านทานของ Flexinol ลดลงตามที่คาดการณ์ไว้กลไกที่อธิบายไว้ในที่นี้จะใช้ลวดตัวเองเป็นเซ็นเซอร์ในวงควบคุมป้อนกลับ ข้อได้เปรียบบางประการของการขจัดความต้องการเซ็นเซอร์แยกต่างหากคือการลดจำนวนชิ้นส่วนและลดความซับซ้อนทางกลลง

ดังนั้นโดยการใช้ PWM เพื่อเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าข้ามลวดและใช้ ADC เพื่ออ่านแรงดันตกนั้นคุณสามารถออกแบบการควบคุมวงปิดของเปอร์เซ็นต์การหดตัวของลวดนิทินอล จากนั้นใช้โครงสร้างทางกลที่เหมาะสมคุณสามารถแปลการหดตัวนั้นเป็นจังหวะและแรงที่ต้องการสำหรับการใช้งานของคุณ

ทำไมคุณไม่ควรใช้ SMA

ประการแรกฉันต้องสงสัยว่าทำไมคุณเลือกใช้โลหะผสมหน่วยความจำรูปร่างในแอปพลิเคชันหุ่นยนต์ หากคุณดูรายการแอปพลิเคชันใด ๆ สำหรับ SMAs คุณจะแทบไม่เคยเห็นแอปพลิเคชันหุ่นยนต์ในรายการ

แอปพลิเคชัน SMA ส่วนใหญ่ไม่มีการกระตุ้นและรวมถึงสิ่งต่าง ๆ เช่นกรอบแว่นตาและไม้กอล์ฟ

แอปพลิเคชั่นบางตัวใช้ SMA เป็นแอคชูเอเตอร์ แต่มักจะใช้เพียงครั้งเดียวหรือสองครั้ง แอปพลิเคชั่นเหล่านี้เช่นขดลวดทางการแพทย์ซึ่งจำเป็นต้องใส่เข้าไปในหลอดเลือดแดงเล็ก ๆ แต่จะเปิดขึ้นภายในครั้งเดียว

เหตุผลที่ไม่มีแอปพลิเคชั่นหุ่นยนต์ที่ SMA ต้องการทำหน้าที่เป็นแอคทูเอเตอร์และออกแรงแรงทำให้บางสิ่งบางอย่างเคลื่อนไหวนั่นคือมันเป็นเรื่องของความเหนื่อยล้า ตามที่Wikipedia :

SMA มีความอ่อนล้า; โหมดความล้มเหลวที่วงจรโหลดส่งผลให้เกิดการเริ่มต้นและการแพร่กระจายของรอยแตกที่ในที่สุดก็ส่งผลให้เกิดการสูญเสียการทำงานของความเสียหายอย่างรุนแรงจากการแตกหัก นอกเหนือจากโหมดความล้มเหลวนี้ซึ่งไม่ได้ตรวจสอบเฉพาะในวัสดุอัจฉริยะ SMA ก็ขึ้นอยู่กับความเหนื่อยล้าตามหน้าที่โดยที่ SMA ไม่ได้ล้มเหลวในเชิงโครงสร้าง แต่เนื่องจากการรวมกันของความเค้นที่ใช้และ / หรืออุณหภูมิทำให้สูญเสียความสามารถในการเปลี่ยนรูปแบบกลับด้านได้

แต่ถ้าคุณยืนยัน

เนื่องจาก SMA ผ่านการคืบและล้าคุณจะต้องมีตัวแปลงสัญญาณแรงและระบบควบคุมบางชนิดเพื่อให้แน่ใจว่าคุณกำลังใช้แรงที่รู้จัก

สิ่งที่ฉันจะแนะนำให้ มากกว่า SMAs มีแอคชูเอเตอร์ขนาดเล็กจำนวนมากที่สามารถตอบสนองข้อ จำกัด ของคุณได้โดยไม่ต้องมีข้อเสียอย่างใหญ่หลวงของ SMA

วอยซ์คอยส์: สิ่งเหล่านี้ประกอบด้วยแม่เหล็กถาวรและคอยล์ การปรับการไหลของกระแสไฟฟ้าส่งผลโดยตรงต่อแรงที่ใช้กับแม่เหล็ก ไม่ต้องกังวลสิ่งเหล่านี้เงียบสนิทและประหยัดพลังงานมากกว่า SMA แรงที่ใช้นั้นสามารถทำซ้ำได้ตราบใดที่อุณหภูมิโดยรอบไม่แตกต่างกันมากนัก คุณสามารถซื้อเหล่านี้เป็นส่วนประกอบสำเร็จรูปจากMoticont หรือเปิดฮาร์ดไดรฟ์ดูว่ามีหุ่นยนต์นิ้วที่ทำเสร็จแล้ว!

ตัวกระตุ้น Piezo:มีมอเตอร์ที่หลากหลายแตกต่างกันตามเซรามิก Piezo เหล่านี้มักจะเป็นมอเตอร์ขนาดเล็กมาก แต่มีราคาแพง ลองมอเตอร์ Squiggle จากNewscale เทค

มี บริษัท ชื่อFlexsysที่สร้างแอคทูเอเตอร์โดยใช้ทั้งสองเทคโนโลยี