Siłownik bezsilnikowy zapewniający szybki ruch

Inteligentny siłownik oparty na materiałach opracowany w KAIST działa w mniej niż sekundę bez użycia silnika, oferując nową opcję dla robotyki i konstrukcji kosmicznych, które wymagają lekkiego i powtarzalnego ruchu.Konwencjonalne systemy oparte na silnikach napotykają ograniczenia ze względu na wagę i złożoną konstrukcję.

Siłownik oparty jest na dwukierunkowym systemie materiałowym z pamięcią kształtu, zdolnym do odwracalnej zmiany własnego kształtu.Materiał zmienia kształt pod wpływem bodźców zewnętrznych takich jak ciepło i powraca do swojej pierwotnej formy bez dodatkowych układów mechanicznych.

Łączy w sobie stopy z pamięcią kształtu (SMA) i polimery z pamięcią kształtu (SMP), aby wykorzystać mocne strony obu materiałów.SMA to metale, które po podgrzaniu powracają do swojego pierwotnego kształtu, natomiast SMP to polimery, które reagują na ciepło lub inne czynniki zewnętrzne poprzez zmianę kształtu.

Wcześniejsze materiały z pamięcią kształtu miały ograniczenia.Niektóre nie mogły powrócić do pierwotnej formy po odkształceniu, inne wykazywały powolny powrót do zdrowia.Różnice w sztywności między metalami i polimerami również zmniejszały dokładność podczas wielokrotnego użytkowania.

Aby rozwiązać te problemy, zespół zmodyfikował zarówno materiał, jak i jego strukturę.Skład SMP został dostosowany i wzmocniony włóknami węglowymi w celu poprawy sztywności.W siłowniku zastosowano również konstrukcję sprężyny taśmowej, przypominającą zwijaną taśmę mierniczą.

Taka konstrukcja umożliwia uzyskanie efektu przebicia, czyli szybkiego uwolnienia energii zmagazynowanej podczas odkształcania.Poprawia to zarówno szybkość ruchu, jak i dokładność.

Siłownik wykazuje pełne działanie dwukierunkowe.Wygina się pod wpływem ogrzewania i powraca do stanu płaskiego wraz ze spadkiem temperatury.Wykazuje także większy zakres odkształceń i bliski pełny powrót do pierwotnego kształtu.Poprawiono prędkość odzyskiwania, umożliwiając wielokrotną pracę bez skomplikowanych systemów sterowania.

Badanie wykazało dwukierunkowe odkształcenie, szybkość uruchamiania poniżej sekundy i dokładne rozmieszczenie w jednym systemie.Oznacza to postęp w kierunku praktycznego wykorzystania siłowników opartych na materiałach z pamięcią kształtu w zastosowaniach takich jak chwytaki robotyczne i rozkładane konstrukcje kosmiczne.