Дріт із сплаву пам'яті форми для спрацьовування рукоятки захвата: Як змінити тиск зчеплення?

Для роботизованої рукоятки захоплення, яку ми розробляємо для фабричного використання підлоги на дуже малих компонентах, ми пропонуємо використовувати електроприводи з дротяними джгутами форми сплаву пам'яті (SMA) для приводу в експлуатацію.

Пристрій, що розробляється, схожий на машини Pick & Place, які використовуються для складання контуру, але переміщається по робочій поверхні коліс розміром з вішалки. Він маніпулює предметами неправильної форми та пористими розмірами від 0,5 куб. См до 8 куб. См кожен, тому традиційний вакуумний механізм P&P не подобається. Також окремі предмети на складальній лінії мають різну твердість і вагу.

Наші обмеження в дизайні:

• Забезпечення вібрації та звуку від мінімального до нуля
• Використання мінімальної гучності в механізмі (батареї знаходяться на колісній базі, забезпечуючи стабільність, тому їх вага не викликає занепокоєння)
• Тонка зміна тиску захвата

Ми вважаємо, що SMA добре відповідає першим двом обмеженням, але потребує певних вказівок щодо досягнення обмеження 3, тобто різних рівнів тиску захвату, керованого в електронному вигляді.

Мої запитання:

• Чи може ШІМ струму, що перевищує поріг активації (320 мА для 0,005 дюйма Flexinol HT ), забезпечувати змінну, повторювану силу приведення?
• Чи знадобляться нам датчики тиску на кожній кінчику пальця і ​​закрите петлеве управління для зчеплення, чи може періодично калібруватися захват і підтримувати повторювану силу?
• Чи є добре задокументований прецедент чи дослідження, про яке ми маємо посилатися?

Подивіться на статтю Технічні характеристики проводів приводу Flexinol .

Що ви хочете зробити, - це розробити структуру, яка використовує наявне стискання нітинолового дроту для досягнення бажаного ходу і сили для вашої заявки. У роботі наведено пару прикладних структур:

Відсоток скорочення нітинолу пов'язаний з його температурою. Однак взаємозв'язок є нелінійним і відрізняється між фазою нагріву та фазою охолодження. Ці відмінності потрібно враховувати.

У статті про контроль точного положення флексінолу за допомогою ардуїно автор описує, як використовувати властивості нітинолу, щоб провід міг діяти як власний датчик зворотного зв'язку:

Флексинол, також відомий як м'язовий дріт - це міцний, легкий провід, виготовлений з нітинолу, який може бути зроблений для стискання при проведенні електроенергії. У цій статті я представлю підхід до точного контролю цього ефекту на основі контролю напруги в ланцюзі Flexinol. Крім того, скориставшись тим, що опір Flexinol передбачувано падає в міру зменшення, описаний тут механізм використовує сам провід як датчик в контурі управління зворотним зв'язком. Деякі переваги усунення потреби в окремому датчику - це зменшення кількості деталей і зниження механічної складності.

Таким чином, використовуючи ШІМ для зміни напруги на дроті та використовуючи АЦП для зчитування цього падіння напруги, ви можете створити контроль замкнутого циклу на відсоток стиснення нітинолового проводу. Потім, використовуючи відповідну механічну структуру, ви можете перевести це скорочення в потрібний хід і силу, необхідну для вашої програми.

Чому не слід використовувати SMA

По-перше, мені цікаво, чому ви вирішили використовувати сплави пам'яті форми в робототехнічному додатку. Якщо ви подивитесь на будь-який із списку програм для SMA, ви майже ніколи не побачите в цьому списку роботизовану програму.

Більшість додатків SMA не спрацьовує і включає такі речі, як рамки для окулярів та клуби для гольфу.

Деякі програми використовують SMA як виконавчий механізм, але, як правило, лише один чи два рази. Це такі програми, як медичні стенти, які потрібно вставити в артерію невеликими, але один раз відкрити всередині.

Причина, що немає робототехнічних додатків, де SMA потрібно діяти як привід і чинити силу, що може щось рухатись, - це те, що він зазнає втоми. Згідно з Вікіпедією :

СМА піддається втомі; режим відмови, за допомогою якого циклічне завантаження призводить до ініціювання та розповсюдження тріщини, що в підсумку призводить до катастрофічної втрати функції при руйнуванні. крім цього режиму відмов, який не спостерігається виключно у розумних матеріалах. SMA також підлягають функціональній втомі, внаслідок чого SMA структурно не виходить з ладу, але через поєднання прикладеного напруги та / або температури втрачає (певною мірою) свою здатність до реверсивної фазової трансформації.

Але якщо ви наполягаєте

Оскільки SMA зазнає повзучості і втоми, вам доведеться мати якийсь силовий перетворювач і систему управління, щоб переконатися, що ви застосовуєте відому силу.

Що я б запропонував Замість SMA, існує багато маленьких приводів, які можуть задовольнити ваші обмеження без величезних недоліків SMA.

Голосові котушки: Вони просто складаються з постійного магніту та котушки. Регулювання потоку струму безпосередньо впливає на силу, прикладену до магніту. Не побоюючись, вони абсолютно безшумні та ефективніші, ніж SMA. Сила, що застосовується, досить повторювана, доки температура навколишнього середовища не сильно змінюється. Ви можете придбати їх як готові компоненти від Moticont . Або відкрийте жорсткий диск, подивіться, що там готовий робототехнічний палець!

П'єзоприводи: Існує ряд різних двигунів, заснованих на п'єзокераміці. Це зазвичай дуже крихітні, але дорогі мотори. Спробуйте мотори Squiggle від Newscale Tech .

Є компанія під назвою Flexsys, яка виготовляє приводи, використовуючи обидві технології.