Diseño a prueba de agua de un sensor de fuerza multi-direccional suave para aplicaciones robóticas submarinas
Autores: Cross, Liam B.; Subad, Rafsan Al Shafatul Islam; Saikot, Md Mahmud Hasan; Park, Kihan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Diseño a prueba de agua de un sensor de fuerza multi-direccional suave para aplicaciones robóticas submarinas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Sensores de fuerza direccional
Sensores táctiles
Robótica blanda
Detección de fuerza
Exploración submarina
Sensor de material blando
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
La detección de fuerza direccional es una característica intrínseca de la detección táctil. A medida que las tecnologías de los robots exploratorios evolucionan, con un énfasis especial en la aparición de la robótica blanda, es crucial equipar a los efectores finales robóticos con medios efectivos para caracterizar tendencias en la detección de fuerzas y fenómenos de agarre. Aunque estas tendencias se derivan en gran medida de redes de sensores táctiles que trabajan juntos, los sensores individuales deben ser construidos para cumplir una función específica y mantener su funcionalidad con respecto a las condiciones operativas del entorno. La dureza de la exploración submarina impone un conjunto único de circunstancias en el diseño de sensores táctiles. Cuando se expone a condiciones submarinas, un sensor táctil debe ser capaz de resistir los efectos de la presión aumentada junto con la intrusión de agua, manteniendo la integridad computacional y mecánica. Los sistemas robóticos diseñados para el entorno submarino a menudo se vuelven costosos y engorrosos. Este documento presenta el diseño, la fabricación y el rendimiento de un sensor de material blando de bajo costo capaz de detectar fuerzas multidireccionales. El diseño fundamental consiste en cuatro elementos flexibles piezo-resistivos desfasados en incrementos de 90 grados y encapsulados dentro de una membrana hemisférica de silicona llena de un fluido no compresible y no conductor. El sensor se simula numéricamente para caracterizar la deformación del material blando y se investiga experimentalmente con equipos de indentación para analizar los patrones de datos del sensor cuando se somete a diferentes fuerzas de contacto. Además, el sensor se somete a una prueba de carga cíclica para analizar los efectos de la histéresis en la silicona y se sumerge bajo el agua durante un período de 7 días para investigar cualquier efecto de la intrusión de agua a una profundidad poco profunda. El resultado de este documento es el diseño propuesto de un sensor táctil de material blando y a prueba de agua capaz de detectar fuerzas direccionales y localizar fuerzas de contacto. El objetivo general es ampliar el alcance de los conceptos de sensores táctiles equipados para el entorno submarino.
Descripción
La detección de fuerza direccional es una característica intrínseca de la detección táctil. A medida que las tecnologías de los robots exploratorios evolucionan, con un énfasis especial en la aparición de la robótica blanda, es crucial equipar a los efectores finales robóticos con medios efectivos para caracterizar tendencias en la detección de fuerzas y fenómenos de agarre. Aunque estas tendencias se derivan en gran medida de redes de sensores táctiles que trabajan juntos, los sensores individuales deben ser construidos para cumplir una función específica y mantener su funcionalidad con respecto a las condiciones operativas del entorno. La dureza de la exploración submarina impone un conjunto único de circunstancias en el diseño de sensores táctiles. Cuando se expone a condiciones submarinas, un sensor táctil debe ser capaz de resistir los efectos de la presión aumentada junto con la intrusión de agua, manteniendo la integridad computacional y mecánica. Los sistemas robóticos diseñados para el entorno submarino a menudo se vuelven costosos y engorrosos. Este documento presenta el diseño, la fabricación y el rendimiento de un sensor de material blando de bajo costo capaz de detectar fuerzas multidireccionales. El diseño fundamental consiste en cuatro elementos flexibles piezo-resistivos desfasados en incrementos de 90 grados y encapsulados dentro de una membrana hemisférica de silicona llena de un fluido no compresible y no conductor. El sensor se simula numéricamente para caracterizar la deformación del material blando y se investiga experimentalmente con equipos de indentación para analizar los patrones de datos del sensor cuando se somete a diferentes fuerzas de contacto. Además, el sensor se somete a una prueba de carga cíclica para analizar los efectos de la histéresis en la silicona y se sumerge bajo el agua durante un período de 7 días para investigar cualquier efecto de la intrusión de agua a una profundidad poco profunda. El resultado de este documento es el diseño propuesto de un sensor táctil de material blando y a prueba de agua capaz de detectar fuerzas direccionales y localizar fuerzas de contacto. El objetivo general es ampliar el alcance de los conceptos de sensores táctiles equipados para el entorno submarino.