Analiza sistemelor de acționare ale robotului tentacular

1.Generalitati.

Incercarile de obtinere a unor noi materiale superperformante au condus la dezvoltarea unei clase de produsi cunoscuti sub denumirea de materiale compozite.Materialele compozite , impreuna cu ceramicile tehnice, polimerii tehnici ca si noile materiale metalice fac parte din categoria “noilor materiale” constituind un domeniu prioritar , sustinut in toate tarile dezvoltate industrial.Este un domeniu considerat proces continuu de inovare tehnologica ,

interdisciplinar, intre metalurgie, chimia polimerilor, metalurgia pulberilor , ceramica.

Materialele compozite sunt considerate a fi “materiale din generatia a 2-a “.Ele s-au dezvoltat pentru obtinerea unor materiale cu proprietati mecanice, tehnice, electrice, chimice, fizice, optice si de prelucrabilitate superioare materialelor traditionale, ca inlocuitor pentru metale sau unele mase plastice.Materialele compozite sunt neomogene si anizotrope , neavand aceleasi proprietati mecanice in toate punctele si in toate directiile, raspunzand cerintelor actuale impuse industriei de a realiza produse cu un consum minim de metal, prin premisa

“sindromului usurarii”, motiv pentru care ele au aplicatii mai ales in tehnicile de varf. In industria electrotehnica se folosesc compozite cotinand materiale plastice speciale, rasini poliamidice, siliconi, policarbonati, polibutilenite pentru izolatii si piese de legatura.In domeniul telecomunicatiilor se folosesc materiale compozite la izolatii de cabluri telefonice din polietilena , respectiv poliamide.

Studiul sistematic al noilor materiale electroizolante utilizate in retelele electrice, a dus la elaborarea unor materiale cu caracteristici mult imbunatatite dupa cum urmeaza :

a)Rezistenta sporita la imbatranirea tehnica a materialelor izolante prin reticularea structurii

moleculare.Cu ajutorul legaturilor chimice suplimentare ale polimerilor , proprietatile fizice ale materialelor izolante se pot imbunatatii astfel incat se obtine o durata de viata de 30-40 de ani.

b)Rezistenta sporita la radiatii UV, datorita cerintelor de stabilitate a curentului de inalta tensiune.In cazul polimerilor nu este permisa utilizarea pulberilor de absorbant de radiatii UV.

c)Capacitatea de “memorie elastica” a formei.In cazul materialelor termocontractabile , “memoria” formei inseamna ca acestea se pot prefabrica in asa fel incat in timpul montajuluisa ia o anumita grosime de perete prestabilita.

d) Invulnerabilitate la agresiuni mecanice si rezistenta la propagarea focului (cu autostingere) obtinute la materialele izolatoare polimerice.

e)Rezistenta dielectrica ridicata si foarte mica absorbtie de apa in cazul rasinilor epoxidice.

2.Materiale cu memoria formei.

Materialele cu memoria formei reprezinta o grupa de materiale noi, cu o complexitate a fenomenelor ce le insotesc inca neelucidata.Efectul de memorie consta in capacitatea unui material de a-si relua forma avuta inaintea unei deformari plastice, printr-o simpla incalzire la o anumita temperatura.

In cazul tuburilor termocontractibile, materialul de baza utilizat este polimerul in structura reticulata si cu memorie elastica a formei, in combinatie cu elastomerul(asigura izolatia in interior).Reticularea modifica structura moleculara a materialelor termoplastice si astfel aceste materiale capata noi caracteristici, ca de exemplu rezistenta la topire si la temperatura.

Prin incalzirea tubului , cristalele se topesc, reteaua reticulata permitand materialului sa se intoarca la forma initiala.Dupa racire, cristalele reapar, iar tubul este in forma lui contractata permitand un nivel excelent al izolatiei si etansarii, rezistenta sporita la solicitari mecanice si la factorii climatici (radiatiile UV) precum si rezistenta ridicata la atacul substantelor chimice(soluri alcaline).Se folosesc cel mai des pentru realizarea mansoanelor datorita raportului calitate/pret avantajos.

MATERIALE INTELIGENTE

1. Definitii, concepte

2. Tipuri de materiale

3. Aplicatii ale materialelor inteligente

4. Tendinte in cercetare

Materiale inteligente – DEFINITII, CONCEPTE

Conceptul de material inteligent deriva de la formele inteligente ale sistemelor (materialelor) naturale, adica organismele vii. Ca urmare, materialele inteligente sunt concepute ca materiale care indeplinesc functiile naturale de detectie (“sensing”), comanda (“actuation”), control si inteligenta (figura 1).

Figura 1. Set de structuri

A – structuri adaptive

B – structuri senzitive

C – structuri controlate

D – structuri active

E – structuri inteligente

Materialele inteligente (“smart / intelligent materials”) au proprietatea de a se auto-adapta la stimuli externi. Functiile acestor materiale se manifesta inteligent in functie de schimbarile mediului exterior (figura 2).

Figura 2. Sub actiunea stimulilor externi, materialul inteligent (activ) se modifica intrinsec

Raspunsul materialelor active la schimbarile de mediu (stimuli) poate consta in modificarea lungimii materialului, modificarea viscozitatii, a conductivitatii electrice s.a.

Forta exterioara aplicata poate fi clasificata in trei categorii:

- cimp electric – ceramici electrostrictive si piezoelectrice si polimeri piezoelectrici

- cimp termic – aliaje cu memoria formei

- cimp magnetic – materiale magnetostrictive si materiale magnetice cu memoria formei (aliaje feromagnetice cu memoria formei)

In functie de tipul de raspuns pe care il genereaza, materialele active pot fi impartite in doua categorii:

1). Semnalul de intrare este transformat totdeauna in efort, care poate fi folosit pentru a introduce miscare (dinamica) intr-un sistem. Aceste materiale constituie grupul cel mai des folosit pentru a construi o structura inteligenta (materiale active integrate intr-o structura mecanica, de exemplu o constructie sau elicea unui elicopter), cu scopul de a modifica dimensiunile geometrice ale structurilor.

Dispozitivele pe baza de materiale care raspund prin modificarea lungimii sint denumite adesea actuatori (sau actuatori in stare solida).

Materialele active pot fi folosite si ca senzori, atunci cind efortul aplicat asupra materialului este transformata intr-un semnal care permite estimarea nivelurilor de tensiune in sistem. Figura 3 ilustreaza principiile unui material actuator/senzor. In functie de directia stimul – raspuns, un dispozitiv cu material activ poate fi folosit atit ca actuator, cit si ca senzor.