27 września 2022


Naukowcy z Uniwersytetu Kraju Saary w Saarbrücken, pod kierownictwem prof. Stefana Seelecke, prowadzą badania nad zastosowaniem przemysłowym sztucznych mięśni. W opracowanych technologiach, które będą prezentowane na targach w Hanowerze nacisk położono na prostotę konstrukcji i działania.

conveyor

Jednym z pomysłów inżynierów z Saarbrücken jest innowacyjny chwytak podciśnieniowy, współpracujący z ramieniem robota przemysłowego, pozwalający na swobodne podnoszenie i przenoszenie przedmiotów w przestrzeni roboczej. Cechą charakterystyczną urządzenia jest to, że nie wymaga ono wcale zastosowania instalacji pneumatycznej ani dodatkowego napędu elektrycznego. Działanie chwytaka opiera się bowiem na sztucznym mięśniu, kurczącym się pod wpływem impulsu elektrycznego i powracającym do stanu wyjściowego pod wpływem następnego impulsu. Mięsień, wykonany z wiązek włókien ze stopu niklu i tytanu, ma budowę koncentryczną i jest skupiony wokół okrągłej płytki metalowej, umieszczonej nad płaską membraną z gumy. Wywołany impulsem elektrycznym skurcz mięśnia unosi płytkę, która pociąga za sobą membranę, co generuje silne i stabilne podciśnienie. Urządzenie nie wymaga specjalistycznej aparatury kontrolnej czy czujników. Do sterowania i diagnostyki wystarcza monitorowanie przepływu prądu przez mięsień i zmian oporu elektrycznego wraz z odkształceniem. Odpowiednio zanalizowane odczyty dostarczają m.in. informacji czy dany przedmiot został uchwycony wystarczająco mocno. Takie rozwiązanie ma szereg zalet. Jest tanie, skuteczne, bezgłośne i szybkie w działaniu. Skonstruowany demonstrator technologii to chwytak o udźwigu kilku kilogramów. Zwiększając liczbę wiązek włókien można zwiększyć rozmiar mięśnia i uzyskać większy i silniejszy chwytak.
Inne urządzenie, którego działanie opiera się na sztucznych mięśniach to przenośnik wibracyjny, skonstruowany w taki sposób, by poprzez regulację wibracji możliwe było dostosowanie go do różnych rodzajów przenoszonych produktów, ich wagi i rozmiarów. Wykorzystuje on mięśnie, wykonane z dielektrycznego elastomeru na bazie silikonowej folii, od spodu i z wierzchu pokrytej warstwą przewodzącą prąd. Zmiana woltażu wywołuje skurcz i wyniesienie folii w górę. W budowie przenośnika użyto potrójnie spiętrzonych warstw takich mięśni, które umieszczono pod stalową płytą transportową. Przy zastosowaniu odpowiednio dużego napięcia, rzędu 1800 V, uzyskiwana amplituda skurczu i odległość na jaką przemieszczają się przenoszone przedmioty są większe niż w obecnie stosowanych systemach. Zakresy częstotliwości i amplitudy są także większe. Jednocześnie całość jest lekka, niedroga i nie wymaga dużo energii. Monitorowanie przepływu prądu przez mięśnie dostarcza zaś informacji potrzebnych do dostosowania ruchu do różnych charakterystyk przenoszonych produktów. Inżynierowie pracują obecnie nad implementacją modułu pomiaru wagi, w taki sposób, by przenośnik samoczynnie dostosowywał tryb pracy do transportowanych przedmiotów.

uni-saarland.de