Modelado y Aplicación de un Agarrador Ligero Inspirado en el Ser Humano Actuado por SMA para Manipulación Aérea
Autores: Perez-Sanchez, Vicente; Garcia-Rubiales, Francisco Javier; Nekoo, Saeed Rafee; Arrue, Begoña; Ollero, Anibal
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Modelado y Aplicación de un Agarrador Ligero Inspirado en el Ser Humano Actuado por SMA para Manipulación Aérea
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Plataformas aéreas multirrotor
Manipuladores ligeros
Mano Humana Artificial (AHA)
Actuadores de Aleación con Memoria de Forma (AMF)
Efector final
Manipulación aérea
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 29
Citaciones: Sin citaciones
El uso creciente de plataformas aéreas de múltiples rotores y la fiabilidad de los vuelos han permitido a los investigadores añadir equipos y dispositivos para su aplicación. La adición de manipuladores ligeros, pinzas y mecanismos para cumplir tareas específicas se ha informado con frecuencia recientemente. Este trabajo lleva la idea un paso más allá y utiliza una Mano Humana Artificial (AHA) en un vehículo aéreo no tripulado para manipulación aérea, entrega de dispositivos y cooperación con trabajadores humanos. Esta aplicación requiere un efector final efectivo capaz de agarrar y sostener objetos de diferentes formas. La AHA es un diseño ligero y personalizado inspirado en el ser humano, actuado mediante materiales de Aleación con Memoria de Forma (AMF). Los actuadores de AMF ofrecen fuerzas significativamente altas en relación con su peso ligero, aunque el control de estos nuevos actuadores es un desafío que se ha demostrado con éxito en este documento. El control de los actuadores de AMF se puede lograr mediante el intercambio de calor en el actuador, llevado a cabo indirectamente al cambiar la corriente. El beneficio de utilizar este nuevo actuador es la eliminación de los motores y mecanismos mecánicos, simplificando el diseño. Se ha desarrollado una cubierta suave para la AHA para añadir fricción y hacerla más parecida a una mano humana. Se presenta la modelización de los actuadores estructurados en el sistema a través de tendones, y se han realizado una serie de experimentos para manejar y manipular diferentes objetos. Los objetos fueron elegidos con diferentes pesos y formas para mostrar la efectividad del diseño. Se ha llevado a cabo un análisis del par generado por el manipulador para diferentes objetos cilíndricos. Se han presentado un análisis y comparación para agarrar una serie de artículos, análisis de presión y temperatura, y la relación peso-volumen.
Descripción
El uso creciente de plataformas aéreas de múltiples rotores y la fiabilidad de los vuelos han permitido a los investigadores añadir equipos y dispositivos para su aplicación. La adición de manipuladores ligeros, pinzas y mecanismos para cumplir tareas específicas se ha informado con frecuencia recientemente. Este trabajo lleva la idea un paso más allá y utiliza una Mano Humana Artificial (AHA) en un vehículo aéreo no tripulado para manipulación aérea, entrega de dispositivos y cooperación con trabajadores humanos. Esta aplicación requiere un efector final efectivo capaz de agarrar y sostener objetos de diferentes formas. La AHA es un diseño ligero y personalizado inspirado en el ser humano, actuado mediante materiales de Aleación con Memoria de Forma (AMF). Los actuadores de AMF ofrecen fuerzas significativamente altas en relación con su peso ligero, aunque el control de estos nuevos actuadores es un desafío que se ha demostrado con éxito en este documento. El control de los actuadores de AMF se puede lograr mediante el intercambio de calor en el actuador, llevado a cabo indirectamente al cambiar la corriente. El beneficio de utilizar este nuevo actuador es la eliminación de los motores y mecanismos mecánicos, simplificando el diseño. Se ha desarrollado una cubierta suave para la AHA para añadir fricción y hacerla más parecida a una mano humana. Se presenta la modelización de los actuadores estructurados en el sistema a través de tendones, y se han realizado una serie de experimentos para manejar y manipular diferentes objetos. Los objetos fueron elegidos con diferentes pesos y formas para mostrar la efectividad del diseño. Se ha llevado a cabo un análisis del par generado por el manipulador para diferentes objetos cilíndricos. Se han presentado un análisis y comparación para agarrar una serie de artículos, análisis de presión y temperatura, y la relación peso-volumen.