评估由电润湿驱动的线性和旋转微液压执行器丁宁
文章来源:励盈娱乐网 | 2022-12-20
评估由电润湿驱动的线性和旋转微液压执行器
微型液压执行器设计用于在微尺度上以更高的功率密度和更高的效率将电功率转换为机械功率。从本质上讲,这些新的执行器是通过组合表面张力来工作的,该表面张力来自大量因电润湿电极变形的液滴。
在《科学机器人》上发表的一项研究中,麻省理工学院的两名研究人员最近研究了由电润湿驱动的微克级线性和旋转微液压执行器的性能这项工作是他们以前的努力,其中探讨电转化的新方法的发展动力,以液压动力。
“我们已经研究电润湿效果多年,并且对通过设计基于电润湿的固体和流体混合设备产生物理运动的可能性感到很感兴趣,”进行这项研究的研究人员之一雅库布·凯兹斯基 ,告诉TechXplore。“经过一些不同的设计迭代后,我们决定采用这种设计。”
由Kedzierski和他的同事Eric Holihan设计的微液压执行器的设计部分受到人体肌肉结构的启发。在肌肉纤维中,肌动蛋白和肌球蛋白分子之间的小力沿着长丝被施加,以产生大的总力。
Kedzierski解释说:“以类似的方式,我们的执行器会沿长聚酰亚胺片施加许多电润湿液滴产生的相对较小的表面张力,从而产生更大的力。” “我们称执行器为微液压的,因为像在液压系统中一样,力最初是在流体中产生的,然后传递给可以起作用的固体部件。”
微液压致动器由三个主要组件组成:电极阵列,油中的水滴流体层和固体液滴阵列。使用蚀刻的亲水区域将液滴附着到液滴阵列。通过电润湿的过程,这些液滴被电极拉入电极阵列。
因此,当电极依次循环时,液滴和液滴阵列与行进电压波形一起移动。由于每个液滴阵列中的数百个液滴贡献了较大的总力,因此每个液滴的较小的单个力因此被放大。
Kedzierski解释说:“两层被几微米的流体液滴隔开。这些液滴附着在一层上,并且可以被另一层上的电极电拉动。”
“这会在两层之间产生运动,并且可以在两层之间提供永久润滑。通过使大量液滴串联工作,可以放大每个液滴的较小表面张力。”
微型盘状致动器的视频,其重量比其自身重1000倍。
研究人员通过测量执行器可以执行的机械工作和所需的电能来评估执行器。他们发现其最大输出功率密度为0.93千瓦/千克,与市场上一些最佳的电动机相似。在最大功率下,其执行器的效率为60%,但是当功率较低时,执行器的效率高达83%。
微液压执行器快速运动的特写视频。
Kedzierski说:“这种技术具有革命性的原因有很多。” “首先,它具有电动机的功率密度,并具有很高的能量转换效率。
其次,它在很小的规模上工作,并且随着零件的收缩而改善,而传统的电动机在收缩到厘米以下时会迅速退化。最后,它提供了精确的精度。类似于步进电机的数字运动,步进电机是许多技术应用中的主力军。”
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