بررسي اثر ساختارهاي تاشونده حلقوي پودي بر كارايي محرك‌هاي نرم مبتني بر سيال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

نساجي

كارشناسي ارشد

رباتيك نرم به‌عنوان يكي از حوزه‌هاي تحول‌آفرين مهندسي در قرن بيست و يكم مطرح شده است كه سامانه‌هايي انعطاف‌پذير، سبك و برنامه‌پذير ارائه مي‌دهد و قادر به انجام وظايفي است كه ربات‌هاي صلب، توانايي اجراي آن‌ها را ندارند. در مركز اين حوزه نوظهور، محرك‌هاي نرم پنوماتيك قرار دارند كه با استفاده از فشار داخلي، تغيير شكل‌هاي خمشي، كششي، پيچشي و حتي حركات تركيبي با چند درجه آزادي را ايجاد مي‌كنند. يكي از رويكردهاي نويدبخش براي كنترل ناهمسانگردي و الگوهاي حركتي اين محرك‌ها، استفاده از منسوجات تقويتي، به‌ويژه پارچه‌هاي حلقوي پودي است كه به‌طور ذاتي داراي انعطاف‌پذيري، قابليت تنظيم خصوصيات ساختاري و ويژگي‌هاي مكانيكي جهت‌دار هستند. پژوهش حاضر به بررسي تأثير ساختارهاي حلقوي پودي بر عملكرد خمشي محرك‌هاي استوانه‌اي پنوماتيك پرداخته و به دنبال ارائه دستورالعمل‌هاي طراحي برنامه‌ريزي شده در مرز مشترك مهندسي نساجي و رباتيك نرم جهت بررسي ساختارهايي متشكل از انواع حلقه و طرح بافت و ساختارهاي تاشونده است. محرك نرم مورد استفاده از يك لوله سيليكوني تشكيل شده است كه بر روي آن يك بافت كيسه‌اي قرار داده شده است. براي ايجاد خمش از دو بافت با سفتي متفاوت در نيم‌استوانه جلويي و نيم‌استوانه پشتي استفاده شد. يك سر محرك مسدود شد و جريان هواي فشرده از سر ديگر به اين محرك تزريق گرديد. چهار طرح آزمايش طراحي و اجرا شد كه هركدام جنبه‌اي خاص از طراحي و نحوه عملكرد محرك نرم پنوماتيك را بررسي كردند. در طرح آزمايش اول، نيم‌استوانه پشتي محرك با پنج نوع ساختار بافت يكروسيلندر كه تركيبي از حلقه‌هاي بافت، نبافت و نيم‌بافت بودند توليد گرديد؛ در حالي‌كه نيم‌استوانه جلويي از يك بافت فوق‌كشسان انتخاب گرديد. مقدار خمش ايجاد شده با تكنيك تصويربرداري و پردازش تصوير اندازه‌گيري شد. نتايج نشان داده كه زاويه خمش ايجاد شده بصورت خطي با افزايش فشار، افزايش يافت. مطابق با نتايج، بافت يكروسيلندر ساده با زاويه ° 7/63 بالاترين مقدار خمش و بافت دابل كراس تاك كمترين زاويه خمش (° 5/43) را در فشار 75/1 بار نشان داد كه به اثر حلقه بافت و نيم‌بافت بر سفتي و تفاوت در كرنش محيطي نسبت داده شد. در طرح آزمايش دوم، براي ايجاد محدوديت ساختاري، دو انتهاي استوانه با بافت كراس تاك ثابت شد و تنها بخش مياني نيم‌استوانه پشتي تغيير كرد. روند كلي مشابه آزمايش اول بود، به‌طوري‌كه دوباره بافت يكروسيلندر ساده بيشترين خمش (67.9°) را ايجاد كرد، اما اختلاف بين ساختارها كاهش يافت. نتايج نشان داد كه سفتي بخش بالايي و پاييني نيم‌استوانه در شرايط يكسان تاثير چنداني بر زاويه خمش ندارد. در طرح آزمايش سوم اثر گيج ماشين بافندگي تخت‌باف بر زاويه خمش بررسي شد. نتايج نشان داد كه ساختارهاي حلقوي توليد‌شده با ماشين بافندگي با گيج 5 همواره خمش بيشتري نسبت به گيج 8 داشتند. افزايش تراكم حلقه در گيج بالاتر موجب افزايش مدول و كاهش كشساني شد و در نتيجه كرنش ناشي از فشار داخلي كاهش يافت كه منجر به خمش كمتري شد. در طرح آزمايش چهارم، ساختارهاي تاشونده در بخش مياني نيم‌استوانه استفاده شدند. دو الگوي تاشونده زيگزاگي و مستطيلي با بافت فوق‌كشسان مقايسه شدند. نتايج نشان داد كه الگوي زيگزاگي زاويه خمش بيشتري نسبت به مستطيلي ايجاد كرد. اين امر به دليل انقباض بيشتردر ساختار زيگزاگي بود كه منجر به سفتي كمتر بافت و انتقال فشار داخلي به تغيير شكل خمشي مي‌شود.

235938

فناوري

مهندسي نساجي

دانشگاه صنعتي اصفهان