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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

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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


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.

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