A SMA actuator fabricated in this paper generates the large force and it's structure is very simple. The SMA actuator was fabricated by small size with diameter of 9mm and length of 27mm and also it's actuations toward all the directions can be acquired because of three springs which was fabricated with diameter of 2.4mm and 28 turns. We showed into applicability to smart catheter by analysing accurately the dynamic characteristics such as heading angle, force, displacement.
This paper proposes a new type of HDD suspension integrated with shape memory alloy(SMA) actuator in order to prevent the friction between the slider and the disk. A finite element analysis is undertaken to investigate modal characteristics of the proposed self loading/unloading slider. The dynamic model is formulated and its validity is proved by comparing the predicted displacement transmissibility with the measured one. A control model is then established by integrating experimentally-obtained SMA actuator dynamics. Subsequently, a sliding mode controller is designed to achieve non-contact start/stop(Non CSS) modes, and control results are presented in time domain.
최근 전 세계적으로 사람이 직접 작업할 수 없는 환경이나 작은 공간에서의 용이한 작업수행을 위해서 초소형 정밀 기계 기술에 관한 연구 및 개발이 활발하게 이루어지면서 형상기억합금(Shape Memory Alloy : SMA)을 이용한 초소형 액츄에이터(Micro Actuator)에 관한 관심이 증대되고 있다. 그 이유 중의 하나는 형상기억합금을 이용한 구동 방식은 다른 구동 방식보다 높은 에너지 대 부피비율을 가지고 있기 때문에 기존의 모터에 의한 구동보다 소형화가 간단하기 때문이다.(중략)
In this study, adaptation of two-way shape memory effect of SMA wire to the actuator is examined . Therefore the SMA characteristics which are training, material properties, response time at different thermal cycling rates are tested. During training, permanent deformation is accumulated till a certain number of cycle and then saturated. The amow1t of two-way strain is unchangeable over all cycle and the slope of strain(or stress)-temperature curve is slower as the increase of applied stress. The rate effect is observed resulted from the thermal distribution which heating profile differs from cooling as thermal cycling time. Using the estimated SMA properties, an experimental test for the simple smart wing is performed.
Carreras, G.;Casciati, F.;Casciati, S.;Isalgue, A.;Marzi, A.;Torra, V.
Smart Structures and Systems
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제7권1호
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pp.41-57
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2011
A deeper understanding of the effectiveness of adopting devices mounting shape memory alloy (SMA) elements in applications targeted to the mitigation of vibrations is pursued via an experimental approach. During a seismic event, less than 1000 loading-unloading cycles of the alloy are required to mitigate the earthquake effects. However, the aging effects during the time of inactivity prior to the oscillations (several decades characterized by the yearly summer-winter temperature wave) should be considered in order to avoid and/or minimize them. In this paper, the results obtained by carrying out, in different laboratories, fatigue tests on SMA specimens are compared and discussed. Furthermore, the effects of seismic events on a steel structure, with and without SMA dampers, are numerically simulated using ANSYS. Under an earthquake excitation, the SMA devices halve the oscillation amplitudes and show re-centering properties. To confirm this result, an experimental campaign is conducted by actually installing the proposed devices on a physical model of the structure and by evaluating their performance under different excitations induced by an actuator.
Continuum manipulators as a kind of mechanical arms are useful tools in special robotic applications. In medical applications, like colonoscopy, a maneuverable thin and flexible manipulator is required. This research is focused on developing a basic module for such an application using shape memory alloys (SMA). In the structure of the module three wires of SMA are uniformly distributed and attached to the circumference of a flexible tube. By activating wires, individually or together, different rotation regimes are provided. SMA model is used based on Brinson work. The SMA model is combined to model of flexible tube to provide a composite model of the module. Simulating the model in Matlab provided a platform to be used to develop controller. Complex and nonlinear behavior of SMA make the control problem hard especially when a few SMA actuators are active simultaneously. In this paper, position control of the two degree of freedom module is under focus. An experimental control strategy is developed to regulate a desired position in the module. The simulation results present a reasonable performance of the controller. Moreover, the results are verified through experiments and show that the continuum module of this paper would be used in real modular manipulators.
형상기억합금(SMA)을 이용한 액추에이션 방식은 차세대 의료기기 시장을 선도할 중요한 핵심기술이다. 그 이유는 인간의 손동작과 같은 유연성과 섬세한 움직임을 구현할 수 있어서 시술자의 정교한 최소침습술(MIS) 테크닉을 그대로 인체내 병변치료에 적용할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 그러나 아직까지 SMA 액추에이터가 상용화에 크게 성공을 거두지 못한 이유는 SMA 고유의 히스테리시스(hysteresis)와 같은 비선형적 동특성이 아직 해결되지 못하고 있기 때문이다. 이러한 한계성을 극복해줄 수 있는 방안으로 본 저자는 펠티에 효과(Peltier effect)를 이용한 열전소자를 SMA 카테터에 결합하여 능동적이고 신속하게 급열 급랭할 수 있는 SMA 액추에이터를 특허등록하였고, 본 연구를 통해 열전소자의 연속전류의 단계적 전류증가에 따른 온도변화, 불연속 정전류 역전류에 따른 온도변화를 평가하고 고찰하였다.
This paper presents a robust force tracking control of a small-sized SMA gripper with two fingers using shape memory alloy(SMA) actuators. The mathematical governing equation of the proposed system is derived by Hamilton's principle and Lagrangian equation and then, the control system model is integrated with the first-order actuator dynamics. Uncertain system parameters such as time constant of the actuators are also included in the control model. A robust two degree of freedom(TDF) controller using H$_{\infty}$ control theory, which has inherent robustness to model uncertainties and external disturbances, is adopted to achieve end-point force tracking control of the two-finger gripper. Force tracking control performances for desired trajectories represented by sinusoidal and step functions are evaluated by undertaking both simulation and experimental works.
The two prototypes of a Wheel Type Locomotive Mechanism Using Micro motor for a Capsule-Type Endoscope are outlined and realized. Basic concept of these mechanisms is to use a rod-shaped wheel, with which these mechanisms can go over the haustral folds inside colon. The actuator of Prototype I is geared dc motor and the actuator for steering is Shape Memory Alloy. Prototype I goes through the whole area of colonoscopy training model. Prototype II can not only go forward and backward, but also be steerable with 2 geared dc motors. Prototype II goes through dead pig colon.
The Human Sensory Feedback Laboratory, park of the Armstrong Laboratory at Wright-Patterson Air Force Base, Ohio, is involved in the development and evaluation of systems that provide sensory feedback to the human operator in telerobotic and virtual environment applications. Specific projects underway in the laboratory are primarily concerned with the information provided by force and vibrotactile feedback to the operator in dextrous manipulation tasks. Four specific research projects are described in the present report. These include : 1) experiments evaluating a 30-element fingertip display, which employs a titanium-nickel shape memory alloy actuator design to provide vibrotactile feedback about object shape and surface texture ; 2) of a fingertip force-feedback display for 3-dimensional information about object shape and suface texture ; 3) use of a force- feedback joystic to provide "force tunnel" information in pilot pursuit tracking tasks ; and 4) evaluations of a 7 degree-of-freedom exoskeleton used to control a robotic arm. Both basic and applied research questions are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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