रोबोट ग्रिपर आर्म एक्ट्रेशन के लिए शेप मेमोरी एलॉय वायर: ग्रिप प्रेशर कैसे अलग करें?

Question

एक रोबोट ग्रिपर हाथ के लिए हम बहुत छोटे घटकों पर कारखाने के फर्श के उपयोग के लिए डिज़ाइन कर रहे हैं, हम सक्रियण के लिए विद्युत रूप से सक्रिय आकार मेमोरी मिश्र धातु (एसएमए) तार हार्नेस का उपयोग करने का प्रस्ताव करते हैं।

जिस डिवाइस को डिजाइन किया जा रहा है वह सर्किट असेंबली के लिए इस्तेमाल की जाने वाली पिक एंड प्लेस मशीनों के समान है, लेकिन पहियों पर एक विमान-हैंगर के आकार की सतह पर चलती है। यह 0.5 cu.cm और 8 cu.cm प्रत्येक के बीच अनियमित आकार और झरझरा वस्तुओं में हेरफेर करता है - इसलिए पारंपरिक वैक्यूम P & P तंत्र अपील नहीं करता है। इसके अलावा, असेंबली लाइन में अलग-अलग वस्तुओं की कठोरता और वजन अलग-अलग होते हैं।

हमारे डिजाइन की कमी हैं:

• शून्य से कम कंपन और ध्वनि सुनिश्चित करना
• तंत्र के भीतर न्यूनतम मात्रा का उपयोग करना (बैटरी व्हीलबेस में हैं, स्थिरता प्रदान करते हैं, इसलिए उनका वजन चिंता का विषय नहीं है)
• ग्रिपर प्रेशर की बारीक भिन्नता

हमारा मानना ​​है कि एसएमए पहले दो बाधाओं को अच्छी तरह से पूरा करता है, लेकिन इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित ग्रिपर के दबाव के विभिन्न स्तरों यानी बाधा 3 को प्राप्त करने पर कुछ मार्गदर्शन की आवश्यकता होती है।

मेरे सवाल:

• क्या सक्रियण दहलीज ( 0.005 इंच फ्लेक्सिनॉल एचटी के लिए 320 एमए ) के ऊपर एक वर्तमान का पीडब्लूएम चर, दोहराए जाने योग्य सक्रियण बल प्रदान कर सकता है?
• क्या हमें प्रत्येक उंगलियों पर दबाव सेंसर और पकड़ के लिए एक बंद लूप नियंत्रण की आवश्यकता होगी, या ग्रिपर को समय-समय पर कैलिब्रेट किया जा सकता है और दोहराने योग्य बल बनाए रखा जा सकता है?
• क्या कोई अच्छी तरह से प्रलेखित मिसाल या अध्ययन है जिसका हमें उल्लेख करना चाहिए?

Answer 1

फ्लेक्सिनोल एक्ट्यूएटर तारों के पेपर तकनीकी विशेषताओं पर एक नज़र डालें ।

आप जो करना चाहते हैं, वह एक संरचना तैयार करना है जो आपके आवेदन के लिए वांछित स्ट्रोक और बल प्राप्त करने के लिए नितिनोल तार के उपलब्ध संकुचन का लाभ उठाता है। कागज उदाहरण संरचनाओं के एक जोड़े को दे:

नितिनोल के संकुचन का प्रतिशत इसके तापमान से संबंधित है। हालांकि, संबंध गैर-रैखिक है और हीटिंग चरण और शीतलन चरण के बीच भिन्न होता है। इन अंतरों को ध्यान में रखना होगा।

लेख में परिशुद्धता flexinol स्थिति नियंत्रण arduino का उपयोग कर लेखक बताता है कि कैसे इतना है कि तार के रूप में यह स्वयं का प्रतिक्रिया सेंसर है कार्य कर सकते हैं नितिनोल के गुणों का उपयोग करें:

फ्लेक्सिनॉल, जिसे मसल वायर के रूप में भी जाना जाता है, नितिनोल से बना एक मजबूत, हल्का तार है जिसे बिजली का संचालन करते समय अनुबंधित किया जा सकता है। इस लेख में मैं फ्लेक्सिनॉल सर्किट में वोल्टेज को नियंत्रित करने के आधार पर इस प्रभाव के सटीक नियंत्रण के लिए एक दृष्टिकोण प्रस्तुत करूंगा। इसके अलावा, इस तथ्य का लाभ उठाते हुए कि फ्लेक्सिनॉल का प्रतिरोध अनुमानित रूप से गिरता है क्योंकि यह अनुबंध करता है, यहां वर्णित तंत्र एक फीडबैक नियंत्रण लूप में एक सेंसर के रूप में तार का उपयोग करता है। एक अलग सेंसर की आवश्यकता को समाप्त करने के कुछ फायदे कम किए गए भागों की गिनती और यांत्रिक जटिलता को कम करते हैं।

तो पीडब्लूएम का उपयोग करके तार में वोल्टेज को अलग किया जा सकता है और उस वोल्टेज ड्रॉप को पढ़ने के लिए एडीसी का उपयोग करके, आप नितिनोल तार के संकुचन के प्रतिशत के बंद लूप नियंत्रण को डिजाइन कर सकते हैं। फिर, एक उपयुक्त यांत्रिक संरचना का उपयोग करके, आप उस संकुचन को अपने आवेदन के लिए वांछित स्ट्रोक और बल में अनुवाद कर सकते हैं।

Comments

पिछले पैराग्राफ से, इसका अर्थ यह होगा कि एक प्रेशर सेंसर के खिलाफ आवधिक पुनरावृत्ति हमें ग्रिपर-टिप सेंसर के साथ फैलाने में सक्षम होना चाहिए और अभी भी उचित दोहराव प्राप्त कर सकता है? यह उपयोगी लगता है, धन्यवाद! एक दैनिक पुनर्गणना कार्य अनुसूची में बनाया जा सकता है ... बहुत बढ़िया।

— अनिंदो घोष

@AnindoGhosh कि और तनाव से तार को डिजाइन नहीं करना। फ्लेक्सिनॉल पेपर की धारा दो देखें: "यदि फ्लेक्सिनॉल® एक्ट्यूएटर तार का उपयोग उचित परिस्थितियों में किया जाता है, तो लाखों चक्रों के लिए तार से बार-बार गति प्राप्त करना उचित है।"

— एम्बेडेड

वर्तमान डिज़ाइन एसएमए का उपयोग करते हुए लगभग 4% के आधे हिस्से में काम करता है जिसे वह अनुबंध कर सकता है, और रिटर्न वसंत द्वारा नहीं है, यह एक और एसएमए सेगमेंट का उपयोग करके एक पुश-पुल है, फिर से 2% फ्लेक्सिंग करना है। इस प्रकार हम तार पर तनाव और निरंतर तनाव दोनों से दूर रहेंगे। हल्के स्प्रिंग्स का उपयोग कुछ संरचनात्मक स्थिरता के लिए किया जाता है, लेकिन तनाव के संदर्भ में नगण्य होने के लिए पर्याप्त कमजोर है। इसलिए यह आशा की जाती है कि एक चौथाई मिलियन चक्र सुरक्षित रूप से काम करें - यह विनिर्देश में आवश्यक से अधिक है।

— अनंदो घोष

Answer 2

आपको एसएमए का उपयोग क्यों नहीं करना चाहिए

सबसे पहले, मुझे आश्चर्य होगा कि आपने रोबोट एप्लिकेशन में आकृति मेमोरी मिश्र धातुओं का उपयोग क्यों चुना है। यदि आप SMAs के लिए किसी भी अनुप्रयोग सूची को देखते हैं, तो आप सूची में लगभग कभी भी रोबोट का आवेदन नहीं देख पाएंगे।

अधिकांश SMA एप्लिकेशन गैर-सक्रिय हैं, और इसमें ग्लास फ्रेम और गोल्फ क्लब जैसी चीजें शामिल हैं।

कुछ एप्लिकेशन एसएमए का उपयोग एक एक्ट्यूएटर के रूप में करते हैं, लेकिन आमतौर पर केवल एक या दो बार। ये मेडिकल स्टेंट जैसे अनुप्रयोग हैं, जिन्हें एक धमनी में छोटे से सम्मिलित करने की आवश्यकता होती है, लेकिन अंदर एक बार खुल जाती है।

कारण यह नहीं है कि कोई रोबोट एप्लिकेशन नहीं है जहां एसएमए को एक एक्ट्यूएटर के रूप में कार्य करने और बल को स्थानांतरित करने के लिए कुछ करने की आवश्यकता होती है, यह थकान के अधीन है। विकिपीडिया के अनुसार :

एसएमए थकान के अधीन है; एक विफलता मोड जिसके द्वारा चक्रीय लोडिंग एक दरार की दीक्षा और प्रसार के परिणामस्वरूप होती है जो अंततः फ्रैक्चर द्वारा फ़ंक्शन के भयावह नुकसान का कारण बनती है। इस विफलता मोड के अलावा, जो विशेष रूप से स्मार्ट सामग्रियों में नहीं देखा गया है। एसएमए भी कार्यात्मक थकान के अधीन हैं, जिससे एसएमए संरचनात्मक रूप से विफल नहीं होता है, लेकिन, लागू तनाव के संयोजन के कारण, और / या तापमान, खो देता है (कुछ हद तक) एक प्रतिवर्ती चरण परिवर्तन से गुजरने की क्षमता।

लेकिन अगर आप जिद करेंगे

क्योंकि SMA क्रीप और थकान से होकर गुजरती है, तो आप करेंगे है बल ट्रांसड्यूसर और नियंत्रण प्रणाली के कुछ प्रकार सुनिश्चित करें कि आप एक ज्ञात बल लागू कर रहे हैं बनाने के लिए है।

मैं एसएमएआर के बजाय क्या सुझाव दूंगा, कई छोटे एक्ट्यूएटर हैं जो एसएमए की बड़ी कमियों के बिना आपकी बाधाओं को पूरा कर सकते हैं।

वॉइस कॉइल्स: ये बस एक स्थायी चुंबक और एक कॉइल से मिलकर बनते हैं। वर्तमान के प्रवाह को समायोजित करने से चुंबक पर लागू बल सीधे प्रभावित होता है। अस्पष्ट, ये पूरी तरह से चुप हैं, और एसएमएएस की तुलना में अधिक कुशल हैं। लागू किया गया बल काफी दोहराव वाला होता है, जब तक कि परिवेश का तापमान बहुत अधिक नहीं होता है। आप इन्हें मोंटोंट से तैयार किए गए घटकों के रूप में खरीद सकते हैं । या एक हार्ड ड्राइव खोलो, देखो वहाँ एक तैयार रोबोट उंगली है!

पीजो एक्ट्यूएटर्स: पीजो सेरामिक्स पर आधारित विभिन्न मोटर्स की एक श्रृंखला है। ये आमतौर पर बहुत छोटे होते हैं, लेकिन महंगी मोटरें। Newscale Tech से स्क्वीगल मोटर्स आज़माएं ।

Flexsys नाम की एक कंपनी है जो दोनों तकनीकों का उपयोग कर एक्ट्यूएटर्स बनाती है।

Comments

वास्तव में, एसएमए-आधारित दोहराए जाने वाले एक्ट्यूएटर बिल्कुल भी असामान्य नहीं हैं, और यह अवास्तविक स्क्विगल मोटर मूल्य निर्धारण की तुलना में सस्ता है। हमने निस्संदेह स्क्वीगल का मूल्यांकन किया है, लेकिन कंपनी स्पष्ट रूप से कम मात्रा के कारोबार में दिलचस्पी नहीं रखती है, उनकी मार्केटिंग और मूल्य निर्धारण रणनीति सक्रिय रूप से खुदरा को हतोत्साहित करती है। यहाँ कुछ SMA एक्चुएटर उत्पाद और रोबोटिक्स शोध पत्र हैं: store.migamotors.com/… jongohpark.pe.kr/data/treatise/142.pdf www-bsac.eecs.berkeley.nu/~sbergbre/research/publications/…

— अनिंदो घोष

@AnindoGhosh - मैं मानता हूं कि स्क्वीगल मोटर्स मुश्किल से आते हैं और महंगे होते हैं। लेकिन आपको आवाज कॉइल एक्ट्यूएटर पर गंभीरता से विचार करना चाहिए। यह आपको विश्वसनीय जीवन के वर्ष प्रदान करेगा। नैनोमुसल के विपरीत जिसका कोई अनुप्रयोग नहीं है । बस कंपनी द्वारा सुझाई गई 'एप्लिकेशन' की सूची देखें। उनमें से एक भी वास्तव में अभी तक मौजूद नहीं है। वे सभी सुझाव हैं। आपके द्वारा लिंक किए गए सभी कागजात सिर्फ प्रोटोटाइप हैं। यह देखने के लिए गंभीर रूप से देखें कि क्या आप एक एकल वाणिज्यिक रोबोट एप्लिकेशन पा सकते हैं जो एसएमएएस का उपयोग करता है।

— राकेटमग्नेट

@AnindoGhosh - कृपया, अनुभव की आवाज़ सुनें। हम पहले भी यहाँ आ चुके हैं। हम SMAs के वादे से एक बार में बहक गए थे, लेकिन हमेशा उन्हें छोड़ दिया है क्योंकि वे सख्त अविश्वसनीय हैं। इससे पहले कि आप उनके साथ कहीं भी जाएं, एक को यथार्थवादी परिस्थितियों में एक उचित जीवन परीक्षण के माध्यम से डालें।

— राकेटमग्नेट

यथार्थवादी परीक्षण प्रगति पर है। अनुभव की आवाज अक्सर हमें बताती है कि नवप्रवर्तन = भोलापन, इसलिए मैं इसे पास होने दूंगा। इसके अलावा, विचित्र रूप से पर्याप्त है, एसएमए सक्रिय मशीनरी का एक पूरा समूह है, कुछ दशकों में परिचालन या कुछ मामलों में, बहुत ही कारखाने में जहां यह नया उपकरण तैनात किया जाएगा। ग्राहक सामान के साथ बहुत खुश लगता है, स्पष्ट रूप से उसने अभी तक अनुभव की आवाज नहीं सुनी है। मैं इसका उल्लेख अवश्य करूँगा।

— अनंदो घोष

@AnindoGhosh - मुझे यह जानकर अच्छा लगेगा कि इन वास्तविक अनुप्रयोगों में से कुछ क्या हैं। किसी निर्माता की वेब साइट को अनुप्रयोगों की सूची के लिए देखते हुए , मैं केवल 'संभावित', 'भविष्य' और 'संभावित' एप्लिकेशन खोज सकता हूं। वे कोई वर्तमान सूची नहीं रखते हैं, भले ही तकनीक एक दशक से अधिक के आसपास हो।

— Rocketmagnet