设计一种基于形状记忆合金的形机器人鱼尾,改进了前向推力
Mithilesh Kumar Koiri1, Vineet Dubey2, Anuj Kumar Sharma3
1Nims Institute of Engineering and Technology, Nims University, Jaipur 303121, India.
Sensors (Basel, Switzerland)
|January 23, 2024
概括
形状记忆合金 (SMA) 软机器人模仿鱼尾,以提供高效的推进. 优化的"Lunafork"产生了最大的前进推力,推进了生物灵感的机器人.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 生物启发工程 生物启发工程
背景情况:
- 形状记忆合金 (SMA) 非常适合小型/微型软机器人,因为它们的功率-重量比和生物相容性.
- SMA弹型执行器使高DOF,灵活的连续机器人成为可能.
- 对于SMA执行器中的周期性振荡,以弹性材料为基础的偏移是首选的.
研究的目的:
- 使用SMA弹类型执行器开发一个carangiform类型的机器人鱼尾.
- 在机器人鱼尾中,为了最大限度地向前推进,优化尺寸.
- 调查尺寸,电流,PWM和深度对机器人鱼性能的影响.
主要方法:
- 基于SMA弹型执行器的基于模型的模拟.
- 开发一个carangiform机器人鱼尾模型.
- 参数变化包括翅膀大小,执行器电流,PWM和操作深度.
- 优化尾设计,以增强推力产生.
主要成果:
- 一种混合"Lunafork"尾模式被确定为最佳.
- 大约5000mm2的翅膀面积产生了最好的结果.
- 在12.5厘米的操作深度实现了40gmf的最大前向推力.
结论:
- SMA执行器可以有效地为生物灵感机器人鱼提供动力.
- 翅膀的设计,特别是"Lunafork"图案和区域,显著影响推力.
- 优化的机器人鱼尾显示出高效水下运动的潜力.
