Hava Kasları

Hava kası(air muscle), 1950’li yıllarda J.L.Mckibben tarafından geliştirilen basit bir pnömatik cihazdır. Biyolojik kaslar gibi hava kasları da aktive edildiği zaman büzülürler ve biyolojik kaslar kadar iş gücü sağlayabilirler.

Hava kasları robotik, biyomekanik uygulamalarda, yapay uzuv(el,ayak) değiştirmede ve endüstride kullanılırlar. Bu kadar çok alanda kullanılma sebebi ise, standart pnömatik silindirlere göre yapımının ve kullanımının daha kolay olmasıdır. Hava kasları yumuşak, hafif ve esnektirler, ayrıca yüksek güce sahiptirler.

Hava Kasları Nasıl Çalışır?

Hava kasları 2 ana elemana sahiptirler. Bunlardan biri yumuşak ve esnek  dahili plastik tüp(rubber tube), diğeri ise örgü şeklinde olan polyester çevre bağlantı bileziği(mesh sleeve). Bunlara ek olarak hava kaslarının birbirine bağlantısını sağlayan 2 mekanik ilmek(loop) ve bir de hava tesisatı(air fitting) bulunmaktadır.

İçteki plastik tüpe basınç verildiği zaman tüp genişler ve çevre bağlantı bileziğinin iç kısmını iter, örgü bileziğin çapı genişler. Örgü bileziğin özelliği çapının artarken büzülmesidir. Bu özellik hava kasının büzülme kuvvetinin oluşmasına sebep olur. Hava kasının düzgün çalışabilmesi için dinlenme halinde gergin veya yüklü olması lazım, aksi takdirde hava kası aktifleştirildiğinde çok küçük bir büzülme olacaktır. Tipik bir hava kası boyunun %25’ i kadar büzülebilir.

Nitinol Kablo(Nitinol Wire)

Nitinol kablo, şekil hafızalı alaşım(shaped memory alloy) olarak bilinen bir metal alaşımıdır. Istıldığı zaman uzunluğunun %10’u kadar büzülebilir. Malzemin büzülmesi doğrusal bir hareket oluşturur. Ayrıca şekil hafızalı(SME) bir özellik sergiler. SME bu alaşıma has bir özelliktir. Kritik geçiş sıcaklığına kadar ısıtıldığında, otomatik olarak önceden tanımlanmış şekle dönüşür. Önceden tanımlanmış şekil, hatırlama için eğitilmiş malzemedir. Malzeme eğitilmiş şekline getirilir, sonra geçiş sıcaklığının üzerine ısıtılarak zorla eğitilmiş şekline sınırlandırılır. Böylece kristal yapı şekle göre yeniden düzenlenmiş olur. Artık bu işlemlerden sonra geçiş sıcaklığına ısıtıldığında istenilen şekle dönüşmüş olur ve ısıtıldığında tekrar eski haline döner. Şekil hafızalı alaşımlara(SMA) özgü olan bu özellik, malzemenin kristal yapısına dayanmaktadır. SMA’ lar bu dönüşüm sırasında 22000 lb/in² lik kuvvet açığa çıkarırlar. İnce kablolar bile yüksek düzeyde kuvvet oluştururlar. Örneğin 6 mil(~9.66km) uzunluğundaki bir kablo  11 ons(~311.84 gr) değerinde bir büzülme kuvveti üretir. Nitinol kablonun boyu küçülürken hacmi sabit kaldığından çapı da orantılı olarak artar. Nitinol kabloyu ısıtmanın en kolay yoluysa üzerinden  DC akım geçirmektir. Fakat uzun süre sabit akım uygulamak, düzgün olmayan bir dirençsel ısınmaya yol açtığından kablo zarar görebilir. Kablonun oransal kontrolü ve sabit bir biçimde büzülmesi için kabloya darbe genişlik modülasyon (PWM) devresiyle akım verilebilir. Bazı hexapod(6 bacaklı) robotlarda motor yerine hareketi sağlamak için nitinol kablo kullanılmakta, ancak robot çok yavaş hareket etmekte, ayrıca robotun hareket edebilmesi için hafif olması gereklidir. Bir hexapod için nitinol kablo kullanışlı olmayabilir, ancak diğer birçok robotik uygulama için uygundur.

Yukarıdaki şekilde yer alan kelebek, kanat hareketini nitinol kabloyla sağlamaktadır.

Solenoidler

Solenoid elektromekanik bir cihazdır. Tipik bir solenoid ortasında metal piston olan bir bobin içerir, enerji verildiğinde bobin ortasındaki pistonu iten ya da çeken bir manyetik alan oluşturur. Bu piston ise mekanik olarak hareket edecek robotik parçaya bağlıdır.

Döner Solenoid(Rotary Solenoid)

Döner solenoid, standart solenoidin bir türevidir. Doğrusal hareket yerine dairesel bir hareket üretir. Robotik balık yapımında kullanılabilir.

Kaynak:

Robots, Androids and Animatrons, John Iovine

Ortalama Üye Değerlendirmesi

   (0 Oylama)