19415

16801

كارشناسي ارشد

فناوري

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

ده، 60ص. : مصور، جدول، نمودار

1403/02/18

كتابنامه

مهندسي نساجي

مهندسي نساجي

1403/02/18

23033285

امروزه استفاده از كلاچ‌هاي الكترواستاتيكي با سفتي متغير در كاربردهاي مختلف از جمله رباتيك بسيار موردتوجه قرار گرفته است. براين‌اساس روش‌هاي مختلف جهت طراحي اين كلاچ‌ها ارائه شده است كه از آن جمله به استفاده از نيروي الكترواستاتيكي مي‌توان اشاره كرد. از سوي ديگر، استفاده از منسوجات الكترونيك و هوشمند در كاربردهاي مختلف به دليل ويژگي‌هاي منحصربه‌فرد آن‌ها از جمله قابليت انعطاف موردتوجه قرار گرفته است؛ لذا طراحي كلاچ‌هاي الكترواستاتيكي با سفتي متغير مبتني بر منسوج، يك راهكار بسيار مؤثر در ارتقاي طراحي ربات‌هاي نرم مي‌تواند در نظر گرفته شود. هدف از اين پژوهش طراحي كلاچ‌هاي الكترواستاتيكي با سفتي متغير مبتني بر منسوج بر مبناي نيروي الكترواستاتيكي است. براين‌اساس، باتكيه‌بر اصول طراحي خازن و با استفاده از مواد انعطاف‌پذير به‌عنوان جوشن‌ها و دي‌الكتريك، ساختارهاي موردنظر طراحي شد. ماده دي‌الكتريك مورداستفاده در اين پژوهش فيلم‌هاي PVDF خالص و حاوي ذرات باريم تيتانات بود، همچنين از پارچه كربن تاري - پودي به‌عنوان ماده اصلي در طراحي جوشن‌ها استفاده شد. متغيرهاي طراحي ساختارهاي عمل‌كننده به‌عنوان كلاچ با سفتي متغير شامل ضخامت و مواد تشكيل‌دهنده فيلم دي‌الكتريك، ابعاد نمونه و ساختار جوشن‌ها بود. قابليت ساختارهاي طراحي‌شده در جابه‌جايي صفحه جوشن بالايي به‌عنوان معياري از ميزان نيروي برشي اصطكاكي و همچنين نيروي موردنياز جهت تغيير شكل خمشي ساختار در زمان اعمال ولتاژ، مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل نشان داد كه در ساختار طراحي‌شده با ابعاد 5×9 سانتي‌متر و استفاده از فيلم PVDF با ضخامت 11 ميكرومتر، حداكثر نيروي 22 نيوتن در حالت برشي قابل ‌دستيابي است. همچنين تأثير متغيرهاي مختلف در اين پژوهش ازنقطه‌نظر الكتريكي و مكانيكي با استفاده از نرم‌افزار كامسول مورد بررسي قرار گرفت. نتايج حاصل از اين پژوهش نشان داد كه ضخامت ماده دي‌الكتريك مؤثرترين عامل در ميزان نيروي الكترواستاتيكي است.

Nowadays, the use of variable stiffness friction clutches in various applications, including robotics, has received much attention. Therefore, various methods such as electrostatic force have been proposed for the design of these clutches. On the other hand, the use of electronic and smart textiles in various applications has been noticed due to their unique features, including flexibility. Therefore, the design of textile-based variable stiffness friction clutches can be considered as a very effective solution in improving the design of soft robots. The purpose of this research is to design variable stiffness friction clutches based on the electrostatic force. Therefore, based on the principles of capacitors, and by using flexible materials as electrodes and dielectrics, these structures were manufactured. The dielectric material used in this research was pure PVDF films and PVDF films containing barium titanate particles. Carbon woven fabrics were also used as the main material in the design of electrodes. The variables of structures acting as variable stiffness clutches were the thickness and kind of the dielectric films, the sample dimensions, and the structure of the electrodes. The ability of the designed structures to move the upper electrodes as a criterion of shear force as well as the force required to the bending of the structure when an electric voltage is applied, was investigated. The results showed that in the designed structure with dimensions of 9×5 cm and using PVDF film with a thickness of 11 micros, a maximum force of 22N can be achieved in shear mode. Also, the effect of different variables in this research was investigated from the electrical and mechanical points of view by using COMSOL software. The results of this research showed that the thickness of the dielectric material is the most effective factor in the amount of electrostatic force.

محسن شنبه

ابوالقاسم زيدابادي نژاد , محمد مشايخي

محمد قانع , وحيد عبادي