طراحی و ساخت نمونه عملگر رباتیک با قابلیت گیرندگی بر پایه پلیمر حافظه دار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدیر روابط بین الملل و روابط عمومی

2 بخش تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،

3 دانشگاه صنعتی اراک

چکیده
در این مقاله ساختار پلیمرهای حافظه دار بررسی شده است چرا که آنها ویژگی‌های استثنایی از خود نشان داده‌اند که منجر به استفاده آن‌ها به عنوان مواد پیشرفته برای کاربردهای فعلی و بالقوه بخصوص رباتیک شده است. با این حال، خواص ترمومکانیکی و ویژگی های حافظه شکل سنتی به دلیل توانایی آنها در بازیابی شکل اصلی تنها با استفاده از منبع گرمایش، کاملاً محدود است. SMP ها نه تنها دارای ویژگی های مکانیکی و حافظه شکل قابل توجهی هستند، بلکه سهولت ساخت آنها باعث شده است کاندید خیلی از کاربردها شوند. در این تحقیق ضمن معرفی یک عضله مصنوعی مجهز به پلمیر حافظه دار خواص مکانیکی آن اندازه گیری شده و بمنظور ارزیابی در یک مکانیزم ساده گیرایش و رهایش آزمایش گردیده است. نتایج نشان داد که این تجهیز می تواند بارگذاری سیکلیک را اجرا کرده و شاخص نیرو به انرژی 25/0 را ارائه کند. در آینده امکان پذیری این عملگر را در جراحی رباتیک و چیننده های محصولات باغی بررسی خواهد شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Design and Fabrication a Robotic Gripper with Drag and Drop capability based on Shape Memory polymer

نویسندگان English

mohammad gohari 1
mona Tahmasebi 2
hamdan mozafari 3
1 Head of International collaboration Office
2 Agricultural Engineering Research Department, Markazi Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension, Organization (AREEO), Arak, Iran
3 Arak University of Technology
چکیده English

In this paper, shape memory polymers (SMPs) are reviewed, as they have demonstrated exceptional properties that make them suitable as advanced materials for current and potential applications, particularly in robotics. However, the thermomechanical properties and traditional shape memory features are somewhat limited due to their ability to recover their original shape solely through the use of a heating source. SMPs not only possess remarkable mechanical and shape memory properties but also their ease of fabrication makes them suitable candidates for numerous applications. In this research, an artificial muscle equipped with a shape memory polymer is introduced, and its mechanical properties are measured and tested in a simple gripping and releasing mechanism. The results showed that the device is capable of performing cyclic loading and provides a force-to-energy ratio of 0.25. In future, the possibility of using this apparatus in robotic application such as surgical operation and crop harvester will be studied and evaluated.

کلیدواژه‌ها English

Shape memory polymer
ُ Stress -strain
strain rate
artificial muscle
drag and drop
[1] Lendlein A, Kelch S. Shape-memory polymers. Angewandte Chemie International Edition. 2002;41(12):2034-2057.
[2] Horie K, Barón M, Fox RB, He J, Hess M, Kahovec J, Kitayama T, Kubisa P, Maréchal E, Mormann W, Stepto RFT, Tabak D, Vohlídal J, Wilks ES, Work WJ. Definitions of terms relating to reactions of polymers and to functional polymeric materials (IUPAC Recommendations 2003). Pure and Applied Chemistry. 2004;76(4):889-906.
[3] Mohr R, Kratz K, Weigel T, Lucka-Gabor M, Moneke M, Lendlein A. Initiation of shape-memory effect by inductive heating of magnetic nanoparticles in thermoplastic polymers. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006;103(10):3540-3545.
[4] Lendlein A, Jiang H, Jünger O, Langer R. Light-induced shape-memory polymers. Nature. 2005;434(7035):879-882.
[5] Leng J, Lv H, Liu Y, Du S. Comment on "Water-driven programmable polyurethane shape memory polymer: Demonstration and mechanism". Applied Physics Letters. 2008;92(20):206105.
[6] Toensmeier PA. Shape memory polymers reshape product design. Plastics Engineering. 2009;April 2.
[7] Voit W, Ware T, Dasari RR, Smith P, Danz L, Simon D, Barlow S, Marder SR, Gall K. High-strain shape-memory polymers. Advanced Functional Materials. 2010;20(1):162-171.
[8] Kim BK, Lee SY, Xu M. Polyurethanes having shape memory effects. Polymer. 1996;37(26):5781-5787.
[9] Bellin I, Kelch S, Langer R, Lendlein A. Polymeric triple-shape materials. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2006;103(48):18043-18047.
[10] Pretsch T. Triple-shape properties of a thermos responsive polyester urethane. Smart Materials and Structures. 2010;19(1):015006.
[11] Bothe M, Mya KY, Lin EMJ, Yeo CC, Lu X, He C, Pretsch T. Triple-shape properties of star-shaped POSS-poly caprolactone polyurethane networks. Soft Matter. 2012;8(4):965-972.
[12] Shanmugasundaram OL. Shape memory polymers & their applications. The Indian Textile Journal. 2009.
[13] Gehari M, Tahmasbi M, Pak A, Farahadian A. Sakhte nemone nano slime magnetisi va karbordhaye an. In Persian, Mechanics of Advanced and Smart Materials. 1402;3(3):398-412.
[14] Pourmirzaaghalangroodi I, Modaberi Far M, Sheikh Eslami MR, Hemmati M. Barrasi tajrobi chasbandegi microstructurehaye chasbande masnooi harami marmoolaki az jense Silgard 184 mored estefade dar gripperha. In Persian, Mechanics of Advanced and Smart Materials. 1400;1(1):43-55.
[15] Tahmasbi M, Gehari M, Mobarak Abadi M. Tarahi controlgar faal niru systeme taaliq sandali ranande majhaz shode be miragar hooshmand magnetorheological. In Persian, Mechanics of Advanced and Smart Materials. 1400;1(2):175-200.
[16] Khakzad Esfehelan F, Ali Nejad Z, Rezaei Shirinabadi A, Mahdavian A. Polymerhaye hooshmand: 1- moarefi va karbord. In Persian, Basparesh Journal. 1391;2(3):10-17.
[17] Wu C, Zheng W. A modeling of twisted and coiled polymer artificial muscles based on elastic rod theory. Actuators. 2020;9(2):25.
[18] Dicker MP, Baker AB, Iredale RJ, Naficy S, Bond IP, Faul CF, Weaver PM. Light-triggered soft artificial muscles: Molecular-level amplification of actuation control signals. Scientific Reports. 2017;7(1):9197.
[19] Kotak P, Maxson S, Weerakkody T, Cichella V, Lamuta C. Octopus-inspired muscular hydrostats powered by twisted and coiled artificial muscles. Soft Robotics. 2024;11(3):432-443.
[20] Haines CS, Li N, Spinks GM, Aliev AE, Di J, Baughman RH. New twist on artificial muscles. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2016;113(42):11709-11716.
دوره 5، شماره 1
بهار 1404
صفحه 132-145

  • تاریخ دریافت 10 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری 07 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش 27 اسفند 1403