پرش به محتوا

ماهیچه مصنوعی پنوماتیکی

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
انقباض و گسترش عضلات هوا.

ماهیچه مصنوعی پنوماتیکی (انگلیسی: Pneumatic artificial muscles) (PAM)ابزارهایی هستند که قابلیت انقباض و کشیده شدن توسط کیسه پنوماتیکی از هوای فشرده را دارند. دریک تقریب حدودی از ماهیچه‌های انسان، PAMها معمولاً به صورت گروه‌های دوگانه قرار دارند: یکی آگونیست (موافق) و یکی آنتاگونیست (مخالف).[۱][۲]

PAMها اولین بار در ۱۹۵۰ برای استفاده در اندام‌های مصنوعی توسعه یافتند. شرکت ژاپنی Bridgestone rubber این ایده را در دهه ۱۹۸۰ با نام Rubbertuators تجاری کرد.

قدرت انقباض PAM به وسیله مجموع قدرت کل از الیاف جداگانه بافته شده محدود شده است. براساس سختی بافت محدودیت فاصله داریم. بافتهای سست تر (شُل تر) اجازه برآمدگی بیشتر را می‌دهند، که تابیدگی بیشتری هر الیاف در بافت دارد.[۳][۴][۵]

یک مثال از پیکربندی پیچیده از ماهیچه‌های هوایی دست Shadow Dexterous[۶] که به وسیله شرکت Shadow Robot توسعه یافته شده است، که همچنین مجموعه‌ای از ماهیچه‌هایی برای پروژه‌ها و سیستم‌های دیگر نیز به فروش رسانده است.[۷]

مزایا

[ویرایش]

PAMها وزن بسیار کمی دارند زیرا عضو اصلی آنها، یک غشا نازک است. این موضوع به آنها اجازه می‌دهد که به صورت مستقیم به ساختار قدرتی آنها متصل شود؛ که یک مزیت برای جایگزینی ماهیچه‌های آسیب دیده است. اگر یک ماهیچه معیوب جایگزین شود، مکان آن همیشه به سادگی قابل شناسایی و جایگزینی است. این یک خصوصیت مهم است، از زمانی که غشا به نقطه پایانی متصل می‌شود، میزان کشیدگی را معین می‌کند و در نتیجه امکان پارگی غشا وجود دارد.[۸]

مزیت دیگر PAMها رفتار ذاتی سازگار آنها است: زمانی که یک نیرو به PAM اعمال می‌شود، بدون افزایش نیروی تحریک، تأثیر آن نیرو را ملاحظه می‌کنیم. این ویژگی مهمی برای زمانی است که PAM به عنوان یک محرک در یک ربات که در تعامل با انسان می‌باشد یا زمانی که عمل ظریفی باید انجام شود، استفاده می‌شود.[۹]

در PAMها نیرو فقط وابسته به فشار نیست، بلکه وابسته به میزان برآمدگی آن نیز است. این یکی از بزرگ‌ترین مزایای آنها است، مدل ریاضی که قابلیت PAMها را پشتیبانی می‌کنند، یک سیستم غیرخطی است، که آنها را ساده‌تر از عملگرهای سیلندری پنوماتیکی معمولی برای کنترل دقیق کرده است. رابطه بین نیرو و کشش در PAMها بازتاب می‌کند آنچه به نظر می‌رسد در رابطه طول-کشش در ماهیچه‌های سیستمهای بیولوژیکی است.[۱۰][۱۱]

تراکم پذیری گازها همچنین یک مزیت است، زیرا آنها قابلیت تطابق را اضافه می‌کنند. مانند دیگر سیستم‌های پنوماتیکی، عملگرهای PAM معمولاً به شیرهای برقی و تولیدکننده هوای فشرده نیاز دارند.[۱۲][۱۳]

بافت‌های شل طبیعی از پوسته الیاف خارجی همچنین فعال می‌کند PAMها را برای انعطاف‌پذیری و تقلید از سیستم هی بیولوژیکی، اگر سطح الیاف‌ها خیلی بد آسیب ببینند و به‌طور نابرابر توزیع شوند یک فاصله ایجاد می‌کنند، کیسه داخلی ممکن است در اثر فاصله و پارگی متورم شود. همانند همه سیستم‌های پنوماتیکی این مهم است که آنها زمانی که آسیب می‌بینند عمل نمی‌کنند.[۱۴]

جستارهای وابسته

[ویرایش]

منابع

[ویرایش]
  1. ↑ "Dexterous Hand Series – Shadow Robot Company".
  2. ↑ "Air Muscles". Archived from the original on 2017-05-07. Retrieved 2013-02-06.
  3. ↑ Bar-Cohen, Yoseph, ed. (2004). "EAP Applications, Potential, and Challenges". Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles: Reality, Potential, and Challenges (Second ed.). SPIE Digital Library. Archived from the original (PDF) on 21 December 2014. Retrieved 24 July 2013.
  4. ↑ Cohen, Yoseph. "Electroactive Polymers (EAP's)". Caltech. Archived from the original on 12 December 2012. Retrieved 1 January 2014.
  5. ↑ Mirvakili, S.; et al. (2018). "Artificial Muscles: Mechanisms, Applications, and Challenges". Advanced Materials. 30 (6): 1704407. Bibcode:2018AdM....3004407M. doi:10.1002/adma.201704407. PMID 29250838. S2CID 205283625.
  6. ↑ "Shadow Dexterous Hand Series - Research and Development Tool". Shadow Robot (به انگلیسی). 2023-09-19. Retrieved 2024-06-09.
  7. ↑ "Development of a Hydraulic Drive High-Power Artificial Muscle through the Cabinet Office Tough Robotics Challenge News | Bridgestone". Bridgestone Global Website (به انگلیسی). Retrieved 2024-06-09.
  8. ↑ "Scientists just created some of the most powerful muscles in existence". io9. 20 February 2014. Archived from the original on 3 اكتبر 2019. Retrieved 20 October 2014. {{cite web}}: Check date values in: |archive-date= (help)
  9. ↑ «Amazing Muscle Made of Fishing Line». Popular Mechanics (به انگلیسی). ۲۰۱۴-۰۲-۲۰. دریافت‌شده در ۲۰۲۴-۰۶-۰۹.
  10. ↑ Lima, M.D.; et al. (2012). "Electrically, Chemically, and Photonically Powered Torsional and Tensile Actuation of Hybrid Carbon Nanotube Yarn Muscles". Science. 338 (6109): 928–932. Bibcode:2012Sci...338..928L. doi:10.1126/science.1226762. PMID 23161994. S2CID 206543565.
  11. ↑ Mavroidis, Constantinos (2010). Bar-Cohen, Yoseph (ed.). "Nonlinear Force Control of Dielectric Electroactive Polymer Actuators" (PDF). Electroactive Polymer Actuators and Devices (Eapad) 2010. 7642: 76422C. Bibcode:2010SPIE.7642E..2CO. doi:10.1117/12.847240. S2CID 15739342. Archived from the original (PDF) on 2015-02-23.
  12. ↑ ماهیچه مصنوعی پنوماتیکی. «پا مصنوعی». دریافت‌شده در ۲۰۲۳-۰۲-۱۳.
  13. ↑ Ahn, Kyoung. "Hybrid Control of a Pneumatic Artificial Muscle (PAM) Robot Arm Using an Inverse NARX Fuzzy Model" (PDF). Archived from the original (PDF) on 6 January 2014. Retrieved 4 January 2014.
  14. ↑ Wen, John. "Feedback Control Using Shape Memory Alloy Actuators" (PDF). Archived from the original (PDF) on 9 January 2014. Retrieved 3 January 2014.
برگرفته از «https://fa.wikipedia.org/w/index.php?title=ماهیچه_مصنوعی_پنوماتیکی&oldid=40363536»