طراحی و مدلسازی بازوی مصنوعی با استفاده از آلیاژهای حافظه دار

آلیاژهای حافظه دار (SMA) زیر مجموعه ای از مواد هوشمند هستند که ویژگی اساسی آنها تغییر شکل بزرگ ناشی از تغییر در ریزساختار آنها، تحت تاثیر دما و میدان مغناطیسی می باشد. این آلیاژها دو اثر مهم حافظه داری و سوپرالاستیسته را ازخود نشان می دهندکه باعث می شود این مواد به کاندیدای بسیار مناسبی برای سیستم های کنترل، سنسورها و طراحی عملگرها تبدیل شوند. از مزایای آلیاژهای حافظه دار می توان به اندازه کوچک، وزن کم، نیاز به توان تحریک پایین، تحریک پذیری الکتریکی و حرارتی، عملکرد و تحریک بیصدا در مقایسه با سایر محرک ها، عمر مفید و طولانی و نسبت توان به وزن بالا اشاره کرد. فرکانس عملکردی محدود این آلیاژها یکی از عمده معایب آنهاست. در این مقاله، با الهام از نحوه قرارگیری عضله ها در بازوی انسان عملگرجدیدی برای تقلید حرکت بازو طراحی شده و با استفاده از اثر ترموالکتریک زمان پاسخ عملگر کاهش یافته است. این فرآیند مستلزم حل همزمان معادلات انتقال حرارت، معادلات ساختاری، توصیف فرایند تغییر فاز و همچنین معادلات دینامیکی حاکم بر عملگر می باشد. پاسخ دینامیکی عملگر با نتایج تجربی موجود در سایر مقالات مقایسه و صحت نتایج حاصل از این مدلسازی ها بررسی می شود و تاثیر پارامترهای مختلف بر روی پاسخ عملگر مورد بررسی قرارمی گیرد. نتایج حاصل نشانگر آن است که با استفاده از روش پیشنهادی می توان زمان پاسخ عملگر را تا بیش از ۵۰% کاهش داد.

طراحی و مدلسازی بازوی مصنوعی با استفاده از آلیاژهای حافظه دار Keywords:

Shape Memory Alloys , Thermoelectric effect , Artificial muscle , dynamic response , آلیاژهای حافظه دار , اثر ترموالکتریک , ماهیچه مصنوعی , پاسخ دینامیکی