TR2021007340A1 - Yumuşak roboti̇k uygulamalar i̇çi̇n aktüatörler - Google Patents

Yumuşak roboti̇k uygulamalar i̇çi̇n aktüatörler

Info

Publication number
TR2021007340A1
TR2021007340A1 TR2021/007340A TR2021007340A TR2021007340A1 TR 2021007340 A1 TR2021007340 A1 TR 2021007340A1 TR 2021/007340 A TR2021/007340 A TR 2021/007340A TR 2021007340 A TR2021007340 A TR 2021007340A TR 2021007340 A1 TR2021007340 A1 TR 2021007340A1
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
layer
actuator
actuators
pouch
knitting
Prior art date
Application number
TR2021/007340A
Other languages
English (en)
Inventor
Feyza Arslan Ayşe
Özlem Kadi̇r
Khali̇lbayli̇ Fi̇dan
Elmoughni̇ Hend
Tunçay Atalay Asli
İnce Gökhan
Atalay Özgür
Original Assignee
İstanbul Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ Bi̇li̇msel Ararştirma Proje Bi̇ri̇m
Marmara Üni̇vstrateji̇ Geli̇şdai̇bşkmuhasebe Bi̇ri̇mi̇
T C Marmara Ueniversitesi
Univ Istanbul Teknik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by İstanbul Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ Bi̇li̇msel Ararştirma Proje Bi̇ri̇m, Marmara Üni̇vstrateji̇ Geli̇şdai̇bşkmuhasebe Bi̇ri̇mi̇, T C Marmara Ueniversitesi, Univ Istanbul Teknik filed Critical İstanbul Tekni̇k Üni̇versi̇tesi̇ Bi̇li̇msel Ararştirma Proje Bi̇ri̇m
Priority to TR2021/007340A priority Critical patent/TR2021007340A1/tr
Publication of TR2021007340A1 publication Critical patent/TR2021007340A1/tr

Links

Abstract

Bu buluş, akışkan basıncı ile kontrol edilen yumuşak aktüatörler ile ilgilidir. Buluş ile geliştirilen aktüatörler, esnekliği farklı örgü katmanlar tarafından sağlanan anizotropik esnekliğe sahip bir yapı ile basınçlandırılmaları ile birlikte bu yapının seçimli biçimde esnetilmesini sağlayan iki kese içermektedir. Örgü katmanlar, üç boyutlu dikişsiz örgü (whole-garment knitting) tekniği ile birbirlerine bütünleşik olarak üretilmektedir. Buluşa göre aktüatörler, farklı gereksinimler doğrultusunda uyarlanabilmekte ve standart niteliklerle üretilebilmektedir.

Description

TARIFNAME YUMUSAK ROBOTIK UYGULAMALAR IÇIN AKTÜATÖRLER Teknik Alan Bu bulus, akiskan basinci ile kontrol edilen yumusak aktüatörler ile ilgilidir. Önceki Teknik Akiskan kontrollü yumusak aktüatörlerin üretimi için genel olarak silikon ve kauçuk gibi elastomerik malzemeler kullanilir ve bu yapilara pnömatik basinç uygulanilarak istenen hareketin elde edilmesi saglanir. Istenilen hareket elastomerlerin kaliplanarak anizotropik özellikler kazanmasi ile elde edilmektedir. Elastomerik malzemeler isi direnci. kimyasal direnç ve farkli hareketlere uyum saglama gibi bazi üstün özellikler sunsa da, elastomerik malzemelerin özellikleri - malzeme yogunlugu, sertlik, mukavemet - giyilebilir uygulamalarda zorluklar ortaya çikartabilmektedir (örnegin malzemelerin sertligi ve agirligi kullanicinin hareket araligini engeller) veya tasarimlarin boyut olarak ölçeklendirilmesi gerektiginde tasarim seçeneklerini sinirlayabilir. Bu dezavantajlari kaldirmak adina tekstil tabanli bazi yumusak aktüatörler de gelistirilmistir. Bunlar ise, birçok tekstil ürününde oldugu gibi, kesilen parçalarin dikilmesi ve yapistirilmasi ile bir araya getirilip üretilmektedir. Bu nedenle de tekstil tabanli yumusak aktüatörlerin üretiminde yüksek isçilik masratlari ve çok sayida üretim adimi bulunmasina bagli olarak kalite hedeflerinin tutturulmasinda zorluklar ile karsilasilmaktadir. Yumusak aktüatörlerin hareket olanaklarinin ve üretim yöntemlerinin gelistirilmesine yönelik çesitli çözümler teknikte bilinmektedir. içeren aktüatörler açiklanmistir. Her iki kumas katmanin da anizotropik veya izotropik uzama özelliklerine sahip olabilecegi belirtilmistir. aktüatörler açiklanmistir. Aktüatörün bükülme, uzama, burulma veya bunlarin kombinasyonlarindan olusan davranisi, destek yapilari tarafindan belirlenmektedir. Birden fazla davranisa uygun aktüatörlerde belirli bir biçim degisiminin seçilebilmesini saglamak üzere iç içe birden fazla hazneden yararlanilan uygulamalara da deginilmistir. CN109909990A sayili dokümanda, belirli biçim degisikliklerine karsilik gelen modüller ile farkli modüllerin kombinasyonlarindan olusan aktüatörler açiklanmistir. bükücü unsur içeren aktüatörler açiklanmistir. Bükücü unsur 0ndüleli bir yapidadir. Sinirlayici unsurun, aktüatörün düzlestirilmesi için kullanimina da deginilmistir. U86718766B2 sayili dokümanda, birbirine paralel olarak konumlandirilmis birden fazla hazne içeren aktüatörler açiklanmistir. Bu haznelerin basinci, birbirleri arasinda akiskan aktarimi ile gerçeklestirilmekte ve aktüatörün bükülmesi saglanmaktadir. üretimi açiklanmistir. Bulusun Amaçlari Bu bulusun amaci, akiskan basinci ile kontrol edilen yumusak bir aktüatörün gelistirilmesidir. Bu bulusun baska bir amaci da, yüksek basinç dayanimina sahip akiskan basinci ile kontrol edilen yumusak aktüatörlerin gelistirilmesidir. Bu bulusun daha baska bir amaci da, farkli gereksinimler dogrultusunda uyarlanmis aktüatörlerin üretimine olanak taniyan bir üretim yönteminin gelistirilmesidir. Bulusun Ayrintili Açiklamasi Bu bulusun amaçlarina ulasmak için gerçeklestirilen yumusak aktüatör ekli sekillerde gösterilmistir. Sekil 1 Bulusa göre bir aktüatörde kullanilan örme kumasin ilmek yapisinin sematik görünümüdür. Sekil 2 Bulusa göre bir aktüatörde kullanilan katmanlarin gerilim-gerinim egrisidir. Sekil 3 Bulusa göre bir aktüatörün sematik patlatilmis görünümüdür. Sekil 4 Bulusa göre sensör entegreli bir aktüatörün sematik patlatilmis görünümüdür. Sekil 5 Bulusa göre bir aktüatörün üstten görünümüdür. Sekil 6 Bulusa göre bir aktüatörün bükülmüs durumda iken yandan görünümüdür. Sekil 7 Bulusa göre bir aktüatörün uzatilmis durumda iken yandan görünümüdür. Sekil 8 Bulusa göre aktüatörler içeren bir eldivenin görünümüdür. Sekil 9 Bulusa göre aktüatörlerin uç kuvvetine karsilik basinç grafigidir. Sekil 10 Bulusa göre aktüatörlerin tutma kuvvetine karsilik basinç grafigidir. Sekil 11 Eldiven olmaksizin ölçülen fleksör kas etkinligini gösteren elektromiyogramdir. Sekil 12 Sekil 107da görülen eldiven ile ölçülen fleksör kas etkinligini gösteren elektromiyogramdir. Sekil 13 Eldiven olmaksizin ölçülen ekstensör kas etkinligini gösteren elektromiyogramdir. Sekil 14 Sekil IO'da görülen eldiven ile ölçülen ekstensör kas etkinligini gösteren elektromiyogramdir. Sekillerde yer alan parçalar tek tek numaralandirilmis olup, bu numaralarin karsiliklari asagida verilmistir. Aktüatör Birinci katman Ikinci katman Üçüncü katman Birinci kese Ikinci kese . Sensör 11. Eldiven Kabaca bir dogrultu boyunca uzandigi bir birinci durum ile uzunlugunun en azindan bir kismi boyunca bu dogrultudan bükülerek uzaklastigi bir ikinci konum arasinda, akiskan basinci araciligi ile hareket ettirilebilen bulus konusu yumusak aktüatör (1), temelde, - bir birinci katman (2), - dogrultu boyunca esnekligi birinci katmanin (2) esnekliginden büyük olan bir ikinci - birinci katman (2) ile ikinci katman (3) arasinda kalan, birinci katman (2) ile esit esneklige sahip bir üçüncü katman (4), - birinci katman ile üçüncü katman arasinda yer alan bir birinci kese (5), - ikinci katman ile üçüncü katman arasinda yer alan bir ikinci kese (6), - birinci kese (5) ve ikinci kesenin (6) basinçlarinin düzenlenmesini saglayan basinçlandirma unsurlarini içermektedir. Birinci kese (5) ve ikinci kese (6), sizdirmaz ve esnek malzemelerden mamuldür. Bulusun tercih edilen bir uygulamasinda aktüatör (1), hava ile basinçlandirilmaktadir ve keseler de hava geçirmez niteliktedir. Keseler, örnegin termoplastik poliüretandan mamul olabilir. Basinçlandirrna unsurlari tarafindan yalniz ikinci kesenin (6) basinçlandirilmasi ile birlikte üçüncü katman (3) uzamakta ancak birinci katman (2) ve üçüncü katmanin (4) ayni ölçüde uzamamasi nedeni ile aktüatör (l), birinci katman (2) tarafina dogru bükülmektedir. Ikinci arttirilabilmektedir. Yalniz birinci kesenin (5) basinçlandirilmasi durumunda ise, aktüatör (1), düzlesmektedir. arttirilabilmektedir. Her iki kesenin birden basinçlandirilmasi ile de aktüatörün (1) yalniz ikinci kesenin (6) basinçlandirilmasi ile saglanana göre sinirli düzeyde bükülmesi saglanabilmektedir. Birinci katman (2), ikinci katman (3) ve üçüncü katman (4), siralari (7) dogrultuya dik, çubuklari (8) ise dogrultuya paralel uzanan örgü kumaslardir. Böylece, dogrultuya paralel kuvvetlerin etkisi altindaki esneklikleri, örgü parametreleri araciligi ile kontrol edilebilmektedir. Birinci katman (2), ikinci katman (3) ve üçüncü katman (4), üç boyutlu dikissiz örgü (Whole- garment knitting) teknigi kullanilarak birbirleri ile bütünlesik olarak örülmüstür. Katmanlar arasindaki baglantilarin sürekliliginin saglanmasi, aktüatörün (1) dayaniminin arttirilmasina ve aktüatör (1) üzerindeki kuvvetlerin düzgün dagitilabilmesine olanak tanimaktadir. Ayrica, üretimin tümüyle bilgisayar destekli olarak gerçeklestirilmesi sayesinde, aktüatörlerin (1) farkli kullanim alanlari ve ölçülere göre kolaylikla uyarlanabilmesi ve farkli örgü parametreleri kullanilabilmesine karsin standart niteliklerle üretilebilmesi saglanmaktadir. Isçilik gereksinimi ise ciddi biçimde azaltilabilmekte, kumas artiklarinin olusumu ise tümüyle giderilebilmektedir. Üç boyutlu dikissiz örgü teknigi ile üretilen aktüatörün (1), ikinci katmani (3), birinci katman (2) ve üçüncü katmana (4) göre birim uzunluk için daha çok sira (7) içermektedir. Ikinci katmanda (3) ayrica likra gibi daha esnek malzemeler barindiran iplikler de kullanilabilir. Tercihen ikinci katman (3) üzerinde, bükülmeyi kolaylastiran ve bükülme miktarini arttiran pileler (9) bulunmaktadir. Bu pileler (9), ikinci katmanin (3) iç kisimlarinda sira (7) - çubuk (8) oraninin kenarlardakine göre daha büyük olacak biçimde Örülmesi ile olusturulmustur. Böylece, ikinci katman (3) kenarlarinda birinci katman (2) ve üçüncü katmana (4) dikis gerektinneksizin düzgün bir biçimde baglanabilmektedir. Pileler (9), ikinci katmana (3), anizotropik bir esneme olanagi saglayarak bükülme yönünün belirlenmesine de katki saglamaktadir. Bulus konusu aktüatör (l), en az bir sensör (10) de içerebilmektedir. Sensörler (10) katmanlardan bir veya daha fazlasi üzerinde konumlandirilmis olabilir. Tercihen sensörler (10) de, aktüatörün (1) örülmesi sirasinda ilgili katman ile bütünlesik olarak örülerek olusturulmustur. Sensörler (10), iletken iplikler kullanilarak olusturulan ve biçim degisiklikleri veya üzerlerine etki eden basinç ile birlikte empedans gibi elektriksel bir özellikleri degisen sensörlerdir (10). Sensör (10) empedansi, direnç, kapasitans, endüktans veya bunlarin bir kombinasyonuna bagli olabilir. Kapasitansin izlenmesi için, ilgili katman üzerinde iki iletken katman ile bunlarin arasinda yer alan bir dielektrik katman olusturulabilir veya ilgili katman dielektrik katman görevi görecek biçimde katmanin iki yüzü üzerinde birer iletken katman olusturulabilir. Endüktansin izlenmesi için, ilgili katman üzerinde iletken iplikten çesitli biçimler olusturulabilir. Sensörler (10) ile aktüatörün (l) durumu ve çalisma kosullari izlenebilmektedir. Sensörler (10) araciligi ile aktüatör (l) etkinligine iliskin geri bildirim elde edilebilmekte, aktüatör (1) üzerine etki eden kuvvetler izlenebilmekte ve destekleyici aygitlar içinde kullanilan aktüatörlerin (1) kontrolü saglanabilmektedir. Bulusa göre aktüatörler (1) temelde, birinci katman (2), ikinci katman (3) ve üçüncü katmanm (4) üç boyutlu dikissiz örgüt teknigi ile bir bütün olarak üretilmesi, katmanlarin aralarina birinci kese (5) ile ikinci kesenin (6) yerlestirilmesi ve keselere basinçlandirma unsurlarinin baglanmasi adimlari ile üretilmektedir. Birinci katman (2), ikinci katman (3) ve üçüncü katman (4), istenen ölçü ve esnekliklerini saglamaya uygun örgü parametreleri kullanilarak, dikissiz ve tek parça olarak üretilmektedir. Ikinci katman (3), birinci katman (2) ve üçüncü katmana (4) göre birim uzunlukta daha çok sira (7) içerecek biçimde örülmektedir. Ayrica, ikinci katmanin (3) birinci katman (2) ve üçüncü katman (4) ile kesistigi kenarlarina dogru, birim uzunluktaki sira (7) sayisi azaltilarak kenarlarda birinci katman (2) ve üçüncü katmanin (4) birim uzunluktaki sira (7) sayilarina esit olmasi da saglanmaktadir. Böylece bütünlesik katmanlar, ikinci katmanin (3) esnekligi, birinci katmanin (2) ve üçüncü katmanin (4) esnekliginden fazla olacak biçimde üretilebilmektedir. Bulusa göre farkli iplikler kullanilarak üretilmis dört farkli aktüatör (1) ile gerçeklestirilen ölçümlerin sonuçlari Sekil 9 ve lÜ"da gösterilmistir. Sekil 9"da aktüatörlerin (l) birinci kese (5) basinçlandirilmis iken uç noktalari tarafindan uygulanan kuvvetler, Sekil 10°da ise aktüatörlerin (1) ikinci kese (6) basinçlandirilmis iken tutma kuvvetleri yani bükülü durumda iken içbükey yüzeyleri tarafindan uygulanan kuvvetler ilgili kese basinçlarina bagli biçimde gösterilmistir. Bulus konusu aktüatörler (1), hassas veya düzgün bir biçime sahip olmayan parçalar ile çalisilan otomasyon uygulamalarinda ve rehabilitasyon ekipmanlari ile ortezlerde kullanilabilir. Bulusun örnek bir kullanimi, Sekil Slde gösterilmistir. Her bir parmagi üzerine bir adet bulusa göre aktüatör (1) baglanmis bir eldiven (11) ile bir kullanicinin el hareketleri desteklenebilmektedir. Bu eldiven, basinçlandinna unsurlarinin belirli bir programa göre çalistirilmasi ile rehabilitasyon amaçli olarak kullanilabilir. Bunun yerine, sensörler (10) araciligi ile kullanicinin gerçeklestirdigi hareketler izlenerek, basinçlandirma unsurlari bu hareketleri destekleyecek biçimde de çalistirilabilir. Kullanici hareketlerinin desteklendigi bulusun bu uygulamasinin etkinliginin degerlendirilebilmesi için, elin eldiven (11) ile ve eldiven (11) olmaksizin kapatilmasi ve ardindan açilmasi sirasinda fleksör ve ekstensör kaslarin elektriksel etkinligi izlenmistir. Ilgili elektromiyogramlar Sekil 11 ila 14"te görülmektedir. Bu sonuçlar isiginda bulusa göre aktüatörler (l) içeren eldiven (11), el hareketlerine önemli ölçüde destek saglayabilmektedir. TR TR

Claims (1)

1.ISTEMLER . Kabaca bir dogrultu boyunca uzandigi bir birinci durum ile uzunlugunun en azindan bir kismi boyunca bu dogrultudan bükülerek uzaklastigi bir ikinci konum arasinda, akiskan basinci araciligi ile hareket ettirilebilen, - bir birinci katman (2), - dogrultu boyunca esnekligi birinci katmanin (2) esnekliginden büyük olan bir ikinci katman (3), - birinci katman (2) ile esit esneklige sahip bir üçüncü katman (4), - birinci katman ile üçüncü katman arasinda yer alan bir birinci kese (5), - ikinci katman ile üçüncü katman arasinda yer alan bir ikinci kese (6), - birinci kese (5) ve ikinci kesenin (6) basinçlarinin düzenlenmesini saglayan basinçlandirma unsurlarini içeren ve birinci katman (2), ikinci katman (3) ve üçüncü katmanin (4) birbirleri ile bütünlesik olarak örülü kumaslar olmalari ile karakterize edilen bir aktüatör (1). . Birinci katman (2) ve üçüncü katmana (4) göre birim uzunluk için daha çok sira (7) içeren ikinci katman (3) ile karakterize edilen istem 1'deki gibi bir aktüatör (1). . Ikinci katman (3) üzerinde yer alan pileler (9) ile karakterize edilen istem 2”deki gibi bir aktüatör (1). . Katmanlardan bir veya daha fazlasi üzerinde konumlandirilmis en az bir sensör (10) ile karakterize edilen istem 1'deki gibi bir aktüatör (1). . ilgili katman ile bütünlesik olarak Örülü sensörler (10) ile karakterize edilen istem 4”teki gibi bir aktüatör (1). . Bir birinci katmanm (2), bir ikinci katmanin (3), birinci katman (2) ile ikinci katman (3) arasinda kalan bir üçüncü katmanin (4) örülmesi ve katmanlarin aralarina birinci kese (5) ile ikinci kesenin (6) yerlestirilmesi ve keselere basinçlandirma unsurlarinin baglanmasi adimlarini içeren ve birinci katman (2), ikinci katman (3) ve üçüncü katmanin (4) üç boyutlu dikissiz örgü teknigi ile bir bütün olarak üretilmesi ile karakterize edilen bir aktüatör (l) üretim yöntemi. Ikinci katmanin (3), birinci katman (2) ve üçüncü katmana (4) göre birim uzunlukta daha çok sira (7) içerecek biçimde Örülmesi ile karakterize edilen istem 6”daki gibi bir aktüatör (l) üretim yöntemi. Ikinci katmanin (3) birinci katman (2) ve üçüncü katman (4) ile kesistigi kenarlarina dogru, birim uzunluktaki sira (7) sayisi azaltilarak kenarlarda birinci katman (2) ve üçüncü katmanin (4) birim uzunluktaki sira (7) sayilarina esit olacak biçimde örülmesi ile karakterize edilen istem 7'deki gibi bir aktüatör (1) üretim yöntemi. TR TR
TR2021/007340A 2021-04-29 2021-04-29 Yumuşak roboti̇k uygulamalar i̇çi̇n aktüatörler TR2021007340A1 (tr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2021/007340A TR2021007340A1 (tr) 2021-04-29 2021-04-29 Yumuşak roboti̇k uygulamalar i̇çi̇n aktüatörler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2021/007340A TR2021007340A1 (tr) 2021-04-29 2021-04-29 Yumuşak roboti̇k uygulamalar i̇çi̇n aktüatörler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR2021007340A1 true TR2021007340A1 (tr) 2022-10-21

Family

ID=85162016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2021/007340A TR2021007340A1 (tr) 2021-04-29 2021-04-29 Yumuşak roboti̇k uygulamalar i̇çi̇n aktüatörler

Country Status (1)

Country Link
TR (1) TR2021007340A1 (tr)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sanchez et al. Textile technology for soft robotic and autonomous garments
Luo et al. Digital fabrication of pneumatic actuators with integrated sensing by machine knitting
JP6574930B2 (ja) 導電テキスタイルで接触抵抗を最適化するための方法
Mazzoldi et al. Smart textiles for wearable motion capture systems
Honnet et al. Polysense: Augmenting textiles with electrical functionality using in-situ polymerization
US20160186366A1 (en) Method for making electrically conductive textiles and textile sensor
Wijesiriwardana et al. Resistive fibre-meshed transducers
Bosowski et al. Design and manufacture of textile-based sensors
Roh Conductive yarn embroidered circuits for system on textiles
Nassour et al. Enfolded textile actuator for soft wearable robots
TR2021007340A1 (tr) Yumuşak roboti̇k uygulamalar i̇çi̇n aktüatörler
Davies et al. A stretchable filament sensor with tunable sensitivity for wearable robotics and healthcare applications
Mikkonen et al. Printed material and fabric
Senthil Kumar et al. Soft tactile sensors for rehabilitation robotic hand with 3D printed folds
US20230151514A1 (en) Hysteresis in textile sensor
Kongahage et al. A new approach to develop, characterise and model actuating textiles
WO2022231556A1 (en) Actuators for soft robotic applications
Mahadevan et al. 3D knit pneumatic actuators for wearable haptic displays
WO2022182297A1 (en) Textile configured for strain sensing, method of manufacturing a textile for strain sensing and a knitting appratus thereof
Maselli et al. A piezoresistive flexible sensor to detect soft actuator deformation
NL2028936B1 (en) Knitted strain sensor
Chang Study of auxetic fabrics based on rotating square geometry
Lee et al. A Study on practical function of neoprene fabric design in wearable device for golf posture training: Focus on assistance band with Arduino/flex sensor
Kim et al. Flat Knitted Sensory Work Glove for Process Monitoring and Quality Assurance
WO2023112881A1 (ja) 能動体、およびその作製方法