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Actuadores lineales de salida escalables, un concepto de diseño novedoso utilizando alambres de aleación con memoria de forma impulsados por la temperatura del fluido

Autores: Osorio Salazar, Andres; Sugahara, Yusuke; Matsuura, Daisuke; Takeda, Yukio

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Actuadores lineales de salida escalables, un concepto de diseño novedoso utilizando alambres de aleación con memoria de forma impulsados por la temperatura del fluido


Categoría

Tecnología de Equipos y Accesorios

Subcategoría

Diseño de equipos y herramientas

Palabras clave

Concepto
Escalabilidad
Actuadores
Diseño
Hilos SMA
Fuerza

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este artículo, se introduce y explora el concepto de escalabilidad para actuadores, que es la capacidad de cambiar libremente las características de salida a demanda: desplazamiento y fuerza para un actuador lineal, posición angular y par para un actuador rotacional. Este cambio puede utilizarse para obtener una mejora de potencia (con un factor de escala constante) o para mejorar la usabilidad de un sistema robótico según condiciones variables (con un factor de escala variable). Algunas ventajas de un diseño escalable incluyen la capacidad de adaptarse a entornos cambiantes, la resolución variable del tamaño del paso, la capacidad de producir diseños que sean adecuados para espacios restringidos o que requieran estricta eficiencia energética, y sistemas intrínsecamente seguros. Los enfoques actuales para la escalabilidad en actuadores tienen desventajas: el método para lograr la escalabilidad es complejo, por lo que obtener un factor de escala variable es un desafío, o no pueden escalar ambas características de salida simultáneamente. Los actuadores basados en alambre de aleación con memoria de forma (SMA) pueden superar estas limitaciones, porque sus dos características de salida, desplazamiento y fuerza, son físicamente independientes entre sí. En este artículo presentamos un nuevo concepto de diseño para actuadores lineales escalables que superan las limitaciones de diseño y escalabilidad de SMA utilizando un número variable de alambres de SMA mecánicamente en paralelo, sumergidos en un líquido que transmite calor de una fuente de calor separada (activación húmeda). En este concepto, más alambres aumentan la fuerza máxima alcanzable, y alambres más largos aumentan el desplazamiento máximo. Se construyeron y probaron prototipos con diferentes números de alambres de SMA en experimentos isométricos para determinar el comportamiento de fuerza vs. temperatura y la respuesta en el tiempo. El líquido que transmite calor era estático o fluía utilizando bombas. La escalabilidad se logró con un método simple en todos los prototipos probados con una correlación lineal de la fuerza máxima con el número de alambres de SMA. La transmisión de calor en flujo logró un mayor ancho de banda de actuación.

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