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记忆合金钢丝先进研究成果动力机器人

前面我们了解了形状记忆镍钛合金钢丝先进无制冷剂制冷系统,但是形状记忆合金钢丝的先进技术可不止这一些。今天了解一下记忆钢丝动力“机器人技术。

1.微型机器人动力

记忆合金钢丝有“记住”它们形状的能力,这意味着它们可以变形,然后在加热时恢复到它们之前的形状。然而,现有的记忆合金钢丝通常仅能够从一种形状改变为另一种形状,或者响应于一种特定的温度变化。通过开发功能梯度记忆合金钢丝,一组英国研究人员希望在材料的不同点修改这些特性。以这种方式,材料可以响应于装置上的各个点处的不同温度而改变其形状。

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记忆钢丝-微型机器人动力

英国Heriot-Watt大学的Duncan Hand教授正在开发一种新型合金钢丝,以应用于更复杂和可控制的微型机器人。为了生产这种先进的材料,研究人员正在开发一种称为功能分级激光诱导正向转移(FG-LIFT)的新技术。

2.柔性机器人手指

该技术使用脉冲激光将层叠在透明聚合物上的金属薄膜如镍、钛或铜沉积在基板上。因此这种技术可以像老式的打字机色带一样,将各种金属薄膜一层层地打印到[接收器]基板上,所以可能会放下三层钛,四层镍和一层铜。通过这种方式,该过程可以构建三维元素,该团队将其描述为体素,由不同金属层组成。然后可以对材料进行热处理,以仔细控制每个体素中金属层之间的扩散过程,使研究人员能够精确控制材料的成分。

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记忆钢丝-柔性机器人手指

通过将体素添加到一起,研究人员可以构建在材料的特定点处具有不同属性的3D微结构。因此,该设备的某些部件可能是记忆钢丝,有些部件不会产生这种影响,有些部件将采用不同温度下运行的记忆钢丝。

3.水母机器人

印度机电一体化仪器实验室IITIndore的一个团队开发了一种基于记忆合金聚合物的软机器人水母,用于使用智能和柔软材料进行无噪声海洋生物监测。软机器人技术是机器人技术领域的一种新兴多米动力,SMA可以作为柔性执行器技术的合适选择,以模仿生物体的姿态。它是一种智能材料,可以从诱导变形中恢复,并在加热时恢复其记忆形状。

4.SMA驱动的仿生水母机器人

该团队已在实验室环境中对开发的机器人进行了测试,并实现了1cm/s的运动。该装置使用基于SMA弹簧的机构来模拟鱼尾后翅的颤动,从而产生推动机器人鱼的推进力。开发这种软机器人的好处是它们允许无噪音驱动和简单灵活的设计,从而消耗更少的制造时间。基于SMA线的聚合物结构的连续加热和冷却负责其身体的触角膨胀和收缩,其产生推力以使水母机器人在水中移动。

柔软和智能材料的结合使其能够模仿和创造灵活的结构和复杂的运动,如真正的水下生物。这些机器人可以用于许多应用,例如通过一些高度智能化的水下相机进行水下生物或珊瑚礁研究,或者一些来自水下的间谍行为,以避免通过水资源产生的不必要的威胁。

5.记忆合金钢丝轴承

NASA的摩擦学和旋转机械专家Christopher DellaCorte在尝试使用镍钛合金钢丝制造球形轴承,因为传统的滚珠轴承在极端环境下,特别是在航空航天飞行时,容易生锈和凹陷。但镍钛合金钢丝与传统轴承钢不同,镍钛合金钢丝由镍和钛组合而成,通常与其他金属结合。最常见的合金是Nitinol 55,一种众所周知的记忆合金(SMA)。SMA是高弹性材料,可以扭曲和弯曲,但仍然可以恢复其原始形状。

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镍钛记忆合金钢丝

由镍钛形状记忆合金制成的球轴承不会生锈或腐蚀。

DellaCorte最初对测试任何Nitinol材料作为滚珠轴承持怀疑态度。因为这种尺寸不稳定的材料很难产生良好的轴承,因为轴承需要有精确的尺寸,并且不会随着时间而改变。精密的航空航天和商用飞行仪器保持尺寸稳定性至关重要,镍钛合金不能确定能够满足这一要求。它也必须是非磁性的,非常坚硬并且能够承受重摩擦——所有这些都会损害飞行能力。而测试使用的合金版本名为Nitinol 60,它非常稳定并且可以通过仔细的热处理使其变硬。DellaCorte和来自NASA格伦研究中心和雅培球公司的技术专家团队决定对其进行测试。

最终他们得到了高质量的Nitinol轴承球,其工作原理与超硬橡胶类似。这种新型球轴承的一种商业应用是用于机翼部件,因为这种金属不受用于在低温下处理飞机的腐蚀性除冰剂的影响。该团队目前还在对这种轴承进行进一步的测试。


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