Dissertação

{pt_PT=Sensing Pneu-net Devices Using Adaptive Materials} {} EVALUATED

{pt=As características de deformação contínua existentes em atuadores com materiais macios originaram uma necessidade de aplicação de sensores igualmente complacentes. Neste trabalho, o uso de um material eletroativo IPMC como sensor é estudado para efeitos de deteção de curvatura num atuador do tipo pneu-net. De modo a melhorar a resposta do sensor, testaram-se amostras de IPMC com eletrólitos de carbonato de propileno e iões Li+ em diferentes concentrações. Verificou-se que uma concentração de 15 g/l de soluto originou uma resposta de maior amplitude do que todas as outras testadas. A partir de uma amostra com esta concentração foi estimado um modelo dinâmico linear, para caracterizar a resposta elétrica a uma curvatura imposta. Foi desenvolvido um método de encapsulamento do sensor com silicone, que permitiu a sua integração direta na estrutura do atuador pneu-net. O actuador com sensor de curvatura integrado foi testado e a resposta do sensor foi validada, demonstrando assim a sua viabilidade. Verificou-se que o sensor possuía características que dificultavam a sua aplicação em situações nas quais se pretendesse medir deformações muito lentas ou estáticas durante longos períodos de tempo. No entanto, para casos em que a deteção de flexão cíclica ou transiente seja desejável, este sensor demonstrou ser uma opção adequada para aplicações em robôs com materiais macios., en=The continuous deformation properties of soft actuators have created a need for the application of equally compliant sensors. In this work, the use of an IPMC material as a sensor is studied for curvature feedback in a soft pneu-net actuator. For improving the sensor response, electrolytes with propylene carbonate and Li+ counter-ions in different concentrations were tested in IPMC samples. It was found that a solute concentration of 15 g/l allowed for the highest amplitude in the response signal from all the tested concentrations. A sample with this electrolyte was used for estimating a linear dynamic model, describing its electrical response to imposed curvature. A sensor encapsulation method using silicone was developed, allowing for its direct integration in the pneu-net actuator structure. The final instrumented actuator was tested and its sensor feedback validated, demonstrating the feasibility of the developed approach. It was found that certain characteristics of the sensor hampered its application in conditions where either long duration static bending or very slow movements were to be measured. Nevertheless, for use cases where cyclic or transient bending is to be detected, this type of sensor presented a viable option for applications in soft robots.}
{pt=IPMC, Pneu-net, Robôs com Materiais Macios, Materiais Adaptativos, Atuador Insuflável, en=IPMC, Pneu-net, Soft Robotics, Adaptive Materials, Inflatable Actuator}

Junho 7, 2017, 11:0

Orientação

ORIENTADOR

João Carlos Prata dos Reis

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar

ORIENTADOR

Paulo José da Costa Branco

Departamento de Engenharia Electrotécnica e de Computadores (DEEC)

Professor Associado