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Mechanical Systems01:22

Mechanical Systems

209
Mechanical systems are analogous to to electrical networks where springs and masses play similar roles to inductors and capacitors, respectively. A viscous damper in mechanical systems functions similarly to a resistor in electrical networks, dissipating energy. The forces acting on a mass in such systems include an applied force in the direction of motion, counteracted by forces from the spring, a viscous damper, and the mass's acceleration. This interplay of forces is mathematically...
209
Electro-mechanical Systems01:19

Electro-mechanical Systems

973
Electromechanical systems are intricate configurations that effectively combine electrical and mechanical elements to achieve a desired outcome. Central to many of these systems is the DC motor, a device that converts electrical energy into mechanical motion, enabling various applications ranging from simple fans to complex robotic mechanisms.
A key component of the DC motor is the armature, a rotating circuit positioned within a magnetic field. As an electric current passes through the...
973
Open and closed-loop control systems01:17

Open and closed-loop control systems

761
Control systems are foundational elements in automation and engineering. They are broadly categorized into open-loop and closed-loop systems. These classifications hinge on the presence or absence of feedback mechanisms, significantly influencing the system's performance, complexity, and application.
An open-loop control system operates without feedback from the output. It consists of two primary elements: the controller and the controlled process. The controller receives an input signal...
761
Single Pipe Systems01:24

Single Pipe Systems

151
In pipe flow analysis, problems are typically categorized into three types — Type I, Type II, and Type III — based on the known parameters and the desired outcome. Each type of problem addresses specific engineering requirements using fluid properties, pipe characteristics, and operational conditions.
In a Type I problem, fluid properties (density and viscosity), pipe characteristics (including diameter, length, and surface roughness), and the flow rate or average velocity are...
151
Laminar Flow: Problem Solving01:24

Laminar Flow: Problem Solving

190
Laminar flow occurs when a fluid moves smoothly in parallel layers with minimal mixing and turbulence. In fluid mechanics, ensuring laminar flow within a pipe is essential for precise control of flow characteristics, especially in engineering applications. The key factor in determining whether flow remains laminar is the Reynolds number, a dimensionless quantity that depends on the fluid's velocity, density, viscosity, and the pipe's diameter. A Reynolds number of 2100 or lower...
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Disparos controlados por visión para sistemas compuestos y robots

Thomas J K Buchner1, Simon Rogler1, Stefan Weirich1

  • 1Soft Robotics Lab, D-MAVT, ETH Zurich, Zurich, Switzerland.

Nature
|November 16, 2023
PubMed
Resumen

El chorro controlado por visión permite la fabricación rápida y automatizada de sistemas complejos y funcionales. Este avanzado proceso de deposición por inyección de tinta crea robots y estructuras de alta resolución con diversas propiedades materiales.

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Área de la Ciencia:

  • Robótica y fabricación avanzada
  • Ingeniería biomimética
  • Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

  • Recrear estructuras y funciones complejas de los organismos naturales sintéticamente es un objetivo clave.
  • Los métodos de fabricación tradicionales se enfrentan a limitaciones en la fabricación de sistemas accionados de alta resolución y múltiples materiales con propiedades elásticas ajustables.
  • La fabricación automatizada y rápida de sistemas funcionales con accionamiento y detección integrados sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

  • Introducir un nuevo proceso de deposición de inyección de tinta, chorro controlado por la visión, para la fabricación de sistemas complejos y robots.
  • Para superar las limitaciones de la fabricación tradicional en la creación de diversas propiedades de materiales y altas resoluciones.
  • Permitir la producción automatizada, escalable y de alto rendimiento de sistemas funcionales multimaterial.

Principales métodos:

  • Utilizó un proceso de deposición de inyección de tinta con un sistema de escaneo para la captura de geometría de impresión en 3D.
  • Implementado un circuito de retroalimentación digital, eliminando la necesidad de planarizadores mecánicos.
  • Se utiliza la impresión sin contacto con químicos de curado continuo para acomodar una amplia gama de materiales y módulos elásticos.

Principales resultados:

  • Fabricó con éxito diversos sistemas y robots compuestos de alta resolución, incluidas manos impulsadas por tendones, manipuladores para caminar y bombas que imitan el corazón.
  • Demostró la capacidad de imprimir materiales con una amplia gama de módulos elásticos.
  • Caracterizó los avances en las propiedades del material a través de pruebas estandarizadas.

Conclusiones:

  • El chorro controlado por visión ofrece una solución automatizada, escalable y de alto rendimiento para la fabricación de sistemas multi-materiales complejos y funcionales.
  • El proceso sin contacto y controlado por retroalimentación amplía las posibilidades de integración y resolución de materiales en la fabricación aditiva.
  • Esta tecnología avanza en la creación de sistemas actuados sintéticos con capacidades que reflejan los organismos naturales.