Transcript Сказать презентацию об использовании ЭАП в качестве

ИСКУССТВЕННЫE МУСКУЛЫ
НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОАКТИВНЫХ ПОЛИМЕРОВ
Яблоков Михаил Юрьевич
СОДЕРЖАНИЕ
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Что такое «искусственные мускулы»
Электроактивные полимеры (ЭАП)
Электронные ЭАП
Ионные ЭАП
ESNAM - European Scientific Network for Artificial Muscles
Области использования ЭАП
Примеры применения
«Искусственная кожа» (Е-кожа). Тактильные сенсоры.
Перспективы развития
СОСТЯЗАНИЯ ПО АРМРЕСТЛИНГУ: ЧЕЛОВЕК-РОБОТ
2005 SPIE (International society for optics, photonics, and imaging engineering)
International EAPAD (EAP Actuators & Devices) Conference, San Diego, CA
Environmental Robots
Incorporated (ERI), New
Mexico;
Swiss Federal Laboratories for
Materials Testing and
Research, EMPA, Dubendorf,
Switzerland;
Engineering Science and
Mechanics Dept., Virginia Tech.
Electroactive Polymer (EAP) Actuators as Artificial Muscles - Reality,
Potential and Challenges, Y. Bar-Cohen (editor), SPIE Press, 2004.
ДИНАМИКА ПУБЛИКАЦИЙ
Web of Science data
150
"electroactive polymer*"
"tactile sensor*"
"artificial muscle*"
Number of publications
120
90
60
30
0
1980
1985
1990
1995
Year
2000
2005
2010
ЭЛЕКТРОАКТИВНЫЕ ПОЛИМЕРЫ (ЭАП)
•
•
Ионные ЭAП
– Полимерные гели (IGL)
– Ионные композиты полимер-металл (IPMC)
– Проводящие полимеры (CP)
– Углеродные нанотрубки (CNT)
Электронные ЭAП
– Пьезоэлектрические полимеры (PP)
– Электрострикционные полимеры (EP)
– Диэлектрические эластомеры (DE)
– Жидкокристаллические эластомеры (LCE)
– Аэрогели из углеродных нанотрубок
European Scientific Network for Artificial Muscles (ESNAM)
http://www.esnam.eu
Jet Propulsion Laboratory (JPL) NASA; Dr. Yoseph Bar-Cohen
http://eap.jpl.nasa.gov
ЭЛЕКТРОННЫЙ ЭАП
ВЫКЛ
ВКЛ
(a) Источник питания (b) Верхний электрод
(c) диэлектрическая эластомерная пленка(d) Нижний электрод
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ
НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРОННОГО ЭАП
ИОННЫЙ ЭAП
Полимер, который изменяет форму и/или размеры
вследствие миграции ионов при приложении электрического
поля
(обычно влажный и содержит электролит)
ПРИМЕР ИОННОГО ЭАП
СРАВНЕНИЕ МУСКУЛОВ
И ИСКУССТВЕННЫХ МУСКУЛОВ
ПРИМЕНЕНИЯ ЭАП
• АКТЮАТОРЫ
• СЕНСОРЫ
• ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЭНЕРГИИ
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
МЕДИЦИНА
ИСКУССТВЕННЫЕ ОРГАНЫ
БИОМИМЕТИЧЕСКИЕ РОБОТЫ
ЭКЗОСКЕЛЕТЫ
АРТИКУЛЯЦИОННЫЕ МЕХАНИЗМЫ
ТАКТИЛЬНЫЕ ИНТЕРФЕЙСЫ
АВТОМОБИЛЕСТРОЕНИЕ
АВИАЦИОННО-КОСМИЧЕСКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
КОНТРОЛЬ ШУМА
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ
АНИМАЦИЯ
ИГРУШКИ
УПРАВЛЕНИЕ МИМИКОЙ АНДРОИДА
С ПОМОЩЬЮ ЭАП
D. Hanson, University of Texas, Dallas,
G. Pioggia, University of Pisa, Italy]
ДИРИЖАБЛЬ НА ОСНОВЕ ЭАП
Swiss Federal Labs for Materials Testing and Research (EMPA)
ЭАП ОТ DANFOSS POLYPOWER
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭАП Danfoss PolyPower
Пленка ПДМС; толщина 80 мкм, ширина 200 мм; длина 1 м; Sмакс=30%
ДЕМОНСТРАЦИЯ МАКЕТА НОГИ
С МУСКУЛАМИ ИЗ ЭАП Danfoss PolyPower
Department of Mechanical Engineering
National Technical University of Athens, GREECE
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЭНЕРГИИ НА ОСНОВЕ ЭАП
Danfoss PolyPower
Danfoss PolyPower, Denmark
ТАКТИЛЬНЫЕ СЕНСОРЫ
• «ИСКУССТВЕННАЯ КОЖА»: E-КОЖА
(ELECTRONIC SKIN: Е-SKIN; КАК E-NOSE, E-TONGUE )
• ДАТЧИК ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ
ПЬЕЗОЭЛЕКТРИКОВ
ПОЛИВИНИЛИДЕНФТОРИД (ПВДФ)
• ДАТЧИК ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ НА ОСНОВЕ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛАСТОМЕРОВ
ПОЛИДИМЕТИЛСИЛОКСАН (ПДМС)
• ОТ ОДИНОЧНОГО СЕНСОРА К МАССИВУ ТАКСЕЛЕЙ
(TAXEL – TACTILE ELEMENT; КАК PIXEL – PICTURE
ELEMENT)
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ
ОЦЕНКА ВРЕМЕНИ РЕАЛИЗАЦИИ
"СИЛОВЫХ" ИСКУССТВЕННЫХ МУСКУЛОВ
ВЕДУЩИМИ СПЕЦИАЛИСТАМИ
Количество ответов
4
• ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
КОМПОЗИЦИОННЫХ
МАТЕРИАЛОВ
3
• РАЗРАБОТКА
МУЛЬТИСЛОЙНЫХ
ЭАП
2
1
• НАЛИЧИЕ
СВЕРХЗАДАЧИ
0
0
5
10
15
20
Годы
25
30
35
40