Un estudio sobre materiales de cambio de fase para la rigidez controlable en juntas robóticas
Autores: Ma, Bingyin; Shaqura, Mohammed Z.; Richardson, Robert C.; Dehghani-Sanij, Abbas A.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un estudio sobre materiales de cambio de fase para la rigidez controlable en juntas robóticas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Materiales de cambio de fase
Juntas robóticas de rigidez variable
Fluidos termorreológicos
Soldadura de bajo punto de fusión
Adhesivo termofusible
Impresión 3D
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 35
Citaciones: Sin citaciones
Este documento estudia la viabilidad de utilizar una clase de materiales de cambio de fase para el diseño de juntas robóticas de rigidez variable controlada que permiten el diseño de robots que pueden operar en espacios confinados. En tales entornos, los robots necesitan ser capaces de navegar en proximidad o mientras están en contacto con su entorno para alcanzar uno o más objetivos manipulados. Las juntas con rigidez controlable pueden mejorar sustancialmente la funcionalidad de esta clase de robots donde se requiere una rigidez de junta relativamente mayor para soportar el peso del robot contra la gravedad y se desea una baja rigidez al operar en entornos complejos o delicados. El trabajo de investigación presentado en este documento se centra en examinar fluidos termorreológicos (TRF) para diseñar y fabricar juntas de rigidez variable controladas térmicamente. Se consideran en el estudio dos materiales de cambio de fase: soldadura de bajo punto de fusión y adhesivo termofusible. Ambos materiales están incrustados en una junta diseñada a medida fabricada utilizando impresión 3D y moldeo de silicona. Se investigó la rigidez de la junta con ambos materiales y se informa aquí. Los resultados muestran que las juntas de rigidez variable propuestas con TRF logran amplios rangos de relación carga-deflexión que varían entre 0.05 N/mm (cuando se activan térmicamente) hasta aproximadamente 10 N/mm (en estado de unión). En promedio, la junta puede soportar 20 veces su peso total cuando está en estado de unión. Se discuten los desafíos de diseño y la durabilidad de las juntas basadas en TRF.
Descripción
Este documento estudia la viabilidad de utilizar una clase de materiales de cambio de fase para el diseño de juntas robóticas de rigidez variable controlada que permiten el diseño de robots que pueden operar en espacios confinados. En tales entornos, los robots necesitan ser capaces de navegar en proximidad o mientras están en contacto con su entorno para alcanzar uno o más objetivos manipulados. Las juntas con rigidez controlable pueden mejorar sustancialmente la funcionalidad de esta clase de robots donde se requiere una rigidez de junta relativamente mayor para soportar el peso del robot contra la gravedad y se desea una baja rigidez al operar en entornos complejos o delicados. El trabajo de investigación presentado en este documento se centra en examinar fluidos termorreológicos (TRF) para diseñar y fabricar juntas de rigidez variable controladas térmicamente. Se consideran en el estudio dos materiales de cambio de fase: soldadura de bajo punto de fusión y adhesivo termofusible. Ambos materiales están incrustados en una junta diseñada a medida fabricada utilizando impresión 3D y moldeo de silicona. Se investigó la rigidez de la junta con ambos materiales y se informa aquí. Los resultados muestran que las juntas de rigidez variable propuestas con TRF logran amplios rangos de relación carga-deflexión que varían entre 0.05 N/mm (cuando se activan térmicamente) hasta aproximadamente 10 N/mm (en estado de unión). En promedio, la junta puede soportar 20 veces su peso total cuando está en estado de unión. Se discuten los desafíos de diseño y la durabilidad de las juntas basadas en TRF.