Nitinol

[BlackDevil]

Hey

Ich hab eben in den Artikeln das über Nitinol gelesen und stell mir gerade die Frage (welche durch suche und link lesen nix brachte) Woher ich das zeug in deutschland bekomme und wie ich die genau zum Bewegen bekomme, Kontrolliert.

Das es mit Strom geht ist klar aber wenn ich les das bei einigen Legierungen dieses bei 70°C statt findet... da schmilzt ja mein teppich :mrgreen:

Kann jemand weitere Infos geben?

[Manf]

Die Aktion wird durch Temperatur ausgelöst, nur indirket durch Strom.
Was hast Du denn mit dem Teppich vor?
Manfred

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=1303

[BlackDevil]

Ne ich mein nur wenn das Vieh mit 70°C heisen beinen über den Teppich wandert... unschön

Genau den link hab ich mir schon angesehen allerdings funktionieren einige Verweise nichtmehr :(

[Anubisbot]

Hi, bin zwar noch Neu hier möchte meinen Senf aber auch gerne dazu abgeben.. : )

Es giebt verschieden Arten von Nitinol manche reagieren bei 30 / 50 / 70 /95 Grad. oder sogar bei 10 Grad, was dann eigentlich mehr in die Flexible schiene geht, da es bei raumtempratur immer wieder automatisch in seine Prägungsform zurückkert.

Man solte es auch nur max 3-5 % Strecken da sonst der Memoryefeckt feg ist nach ein paar mal, und nie über 8%.


Desto höher die Reaktions Tempratur, desto schneller kühlt er auch wieder, was zur folge hat, das man eine höhere Frequenz in den Zyklen schaft...

Ich habe auch schon drüber nachgedacht ein Bot mit Nitinol anzutreiben,
aber es geht dabei sehr in die Feinmechanick.

Was ganz Intressant ist sind Flachstäbe aus Nitinol die noch kein Gedächnis haben, die kann man wunderbar biegen, Fixieren und Prägen.

Oliver.R.

[BlackDevil]

die temperatur ist in meinen augen ein problem. 70°C Sind schon eine menge energie, und auch schon sehr heiß ...

[Anubisbot]

Was willst du denn da mit genau für ein bot Bauen, und wofür das nitinol dienen soll ??

[BlackDevil]

naja das sind derzeit theoretische überlegungen. ein einfacher fahr roboter soll mein anfang werden *g*

Ich meinte jetz nur theoretisch gedacht ein laufbot, zB. Wenn der auf kunststoffen läuft oder aus kunststoff gebaut ist ... 70°C?

[MicroTex]

möchte nur kurz darauf hinweisen, dass nitinol mit einer hohen reaktionstemperatur schneller abkühlen kann.

falls das nitinol mit reaktionstemperatur von 30° auf 25° zurückkühlen muss um wieder verformbar zu sein dauert das einiges länger, als wenn das nitinol mit reaktionstemperatur von 70° auf 60° abkühlen muss.
(alles mit raumtemperatur ca 20°)

die abkühlzeit hängt von der temperaturdifferenz (draht - umgebung) ab. und ist so für hohe reaktionstemperaturen einiges schneller!

hohe reaktionstemperaturen haben somit also auch ihren vorteil. obschon es mehr leistung zum erhizen braucht. wenigstens braucht man keine energie, um die drähte wieder zu kühlen ;)

[BlackDevil]

Das schon aber die überlegung ist, ob mir nicht mein untergrund schmilzt

Plexiglasfüsschen könnte man abhaken
und wenn der Bot über meine eine plastikoberfläche wandert hinterlässt er auch spuren bei 70°C

[Radian]

Warum machst du dir solche sorgen um die Temperaturen?
Das NiTinaol wird ja nicht direkt auf dem Boden "schleifen", und ist auch nicht cm dick, so dass es was abfackeln könnte.

Schau doch mal hier vorbei : www.lara-robot.de
Hier kannst du dir ein paar Inspirationen zum Einsatz von NiTinol holen.

[MicroTex]

hi Radian,

arbeitest du auch an diesem lara-projekt.
sieht sehr interessant aus

kleine frage: zur steuerung braucht ihr ja sicher ne menge sensoren. was habt ihr da alles drauf? gleichgewichtssensoren (beschleunigungssensoren)? oder läuft das extern über videoerkennung?

[Radian]

@MicroTex : Ich arbeite nicht an dem Projekt.
Soweit ich weiß ist das Projekt noch recht am Anfang. Soll heißen, die Mechanik und der Aufbau an sich ( also verlegen der Muskel etc) stehen. Inwieweit schon Sensoren eingebunden sind weiß ich nicht. Der Seite ist zu entnehmen, dass z.B. an die Füße Drucksensoren kommen sollen, und wohl noch so einiges mehr.

[BlackDevil]

die site funzt bei mir nich
aber wenn ich les "TU DA" freu ich mich :) studier ja auch nächstes jahr an der hda

[MicroTex]

die seite ist recht gewöhnungsbedürftig...
hab mich zuerst auch nicht getraut auf "team" oder "technologie" zu drücken, ohne dass das maussymbol sich verändert (wie es für links eigentlich üblich ist)

also: keine hemmungen! einfach drauflosdrücken!
;)

[BlackDevil]

Springende Punkt: es passiret nix :D

[Manf]

Unter Englisch haben 3 der 5 Punkte einen Inhalt, unter Deutsch gibt es keine Reaktion. Leider kann man auch zwischen den genannten Personen und dem Foto keinen Zusammenhang erkennen. Die Seite ist vielleicht ganz jung oder abgestürzt. Schade, das Thema sollte wie es aussieht recht gründlich angegangen werden.

Hier gibt es noch etwas dazu:
http://www.heise.de/tr/artikel/74396
http://www.heise.de/tr/artikel/bilderstrecke/29/0

[DrZoidberg]

Hi,
Ich habe gelesen Nitinoldrähte benötigen ca. eine Sekunde um sich zusammenzuziehen und nochmal mehrere Sekunden um sich wieder auszudehnen. Ist das dann nich viel zu langsam um damit einen humanoiden Roboter zum Laufen zu bringen und der Wirkungsgrad von Nitinol soll ja auch sehr gering sein.
Ausserdem frage ich mich wie man bei den Drähten die Zugkraft steuern kann? Je höher die Temperatur desto stärker ziehen sie an? Oder funktioniert das anders?

[MicroTex]

die zeit um sich zusammenzuziehen hängt sehr stark von der drahtdicke ab.
ja, das zusammenziehen geschieht ab einer bestimmten temperatur und um diese zu erreichen wird strom durch den draht geschickt.
je nach drahtdicke hat dieser einen anderen widerstand und erhizt sich somit unterschiedlich schnell. ein dünner draht hat einen grossen widerstand und erhizt sich schneller als ein dicker draht.
auch zum abkühlen ist ein dünner draht schneller. er hat die grössere oberfläche im vergleich zum abzukühlenden volumen und kühlt somit viel schneller ab.
ein dünner draht hat zwar weniger zugkraft, ist aber viel dynamischer.
um eine höhere zugkraft zu erzielen ist es oft ratsam mehrere dünne drähte parallel zu nehmen (wie im fall vom lara-robot) und nicht ein dickerer. die dünnen drähte sind gleich stark und weisen den vorteil schneller erwärmung und abkühlung auf.

soviel zu den reaktionszeiten. leider kenn ich mch mit der steuerung der zugkraft nicht aus. man müsste ja irgend eine messung der drahtlänge haben um sie per strom kontrollieren zu können...
... die methode, die auf der lara-robot seite beschrieben ist (mit länge per widerstand und temperatur messen) habe ich nicht verstanden.

die temperatur verändert zwar den widerstand, dieser muss aber von mir aus gesehen nicht zwingendermassen proportional zur drahtlänge sein

falls mir das jemand erklären könnte... würde mich sehr interessieren

gruss MicroTex

[Manf]

die temperatur verändert zwar den widerstand, dieser muss aber von mir aus gesehen nicht zwingendermassen proportional zur drahtlänge sein
Hier ist eine Beschreibung des Widerstands von Flexinol.
Manfred

http://users.rsise.anu.edu.au/~lewstheri/Publications/SMART04Paper.pdf

[HannoHupmann]

Also ich würde sagen Nitinol ist im Moment noch gänzlich ungeeignet um grössere Laufbots zu bauen. Einige winzige Sachen die so mehr oder minder "laufen" und Roboter sind funktioneren.
Aber für richtig Grosse (>3cm) ist der Energieverbrauch in Bezug zur Bewegung eine Katastrophe und die Kräfte dieser Drähte sind einfach viel zu gering.

[MicroTex]

ooh, danke manf, scheint also doch irgendwie zu gehen.
werd mir dieses paper mal in aller ruhe anschauen. sieht nach ner langen lektüre aus

gruss MicroTex

[MicroTex]

jup, habs gelesen, merci für das dokument

leider hab darin ich keine antwort darauf gefunden, wie beim lara-bot (oder allgemein) man die zugkraft kontrolliert. im dokument ist nur die steuerung des stomes beschrieben und vorallem die limitierung des stromes.

mich würde interessieren, wie man die gedächtnislegierungs-drähte closed-loop kontrollieren kann. die drähte sind viel zu ungenau um sie open-loop zu steuern, also braucht es irgend eine information zur aktuellen drahtlänge (per sensor oder vielleicht auch per drahtwiderstand) um sie zu korrigieren.
was gibt es da für techniken, die sich dafür eignen? hat jemand erfahrung damit?

[NobodyTI]

also bei heise hieß es ja das bei lara der drahtwiderstand zur positionierung genutzt wird...


Da die Kontraktion gleichzeitig eine Verminderung des Ohmschen Widerstandes in den Fasern bewirkt, kann man diese Widerstandsänderung gleichzeitig als Positionssensor nutzen. Zur Steuerung lernen die Wissenschaftler den Roboter an – die Gliedmaßen werden in die gewünschte Position gebracht und die Widerstandswerte der Muskeln gemessen: Um die Bewegung dann auszuführen, stellen die Mikrocontroller den Strom in den Muskeln so ein, dass die gewünschten Widerstandswerte erreicht werden.

[MicroTex]

jup, habs gesehen, aber nicht wirklich verstanden... :(

der widerstand verringert sich aus zwei gründen und aufgrund unterschiedlicher ursachen:
1: Geometrisch: durch die kontraktion wird der draht kürzer (aha ;) ) und dicker, wodurch der widerstand des drahtes kleiner wird. bei max 8% kontraktion erwarte ich da niht mehr als 10% widerstandschwankung.
2: Materialtechnisch: wie im dokument von Manf beschrieben, verringert sich der widerstand beim übergang vom martensitischen zum austenitischen materialzustand. dies macht wie beschrieben ca 20% widerstand aus.

mein problem dabei: das sind zwei phänomene, die beide den widerstand beeinflussen, aber von mir aus gesehen nicht zwingendermassen von einander abhängig sind.
ein beispiel: wenn der draht fix eingespannt ist und sich eigentlich nicht zusammenziehen kann. der draht wird erhizt und die materialumwandlung geschieht...
-->??... der widerstand verringert sich aufgrund der materialumwandlung, doch der draht bleibt gleich lang.
möglich dass ich mich täusche, aber für mich ist diese widerstandsmessung nicht ausreichend um die länge des drahtes zu kontrollieren.
wenn nur geometrische veränderungen im spiel wären, ok, dann könnte man die widerstandsmessung direkt für die längenmessung einsetzen, aber so???

ich hoffe, dass ich da was falsch verstehe und mir da wer helfen kann

gruss MicroTex

[DrZoidberg]

ein beispiel: wenn der draht fix eingespannt ist und sich eigentlich nicht zusammenziehen kann. der draht wird erhizt und die materialumwandlung geschieht...

...und der Draht reisst.
Man darf den Draht nicht so einspannen, dass er sich nicht zusammenziehen kann. Das ist im Lara Bot sicherlich auch berücksichtigt worden. Das Ding ist so konstuiert, dass sich die Drähte immer vollständig zusammenziehen können, wenn sie das denn wollen. Vielleicht ist da noch eine Feder mit eingebaut.

[Manf]

Ein Bisschen geht schon in der Richtung mit Ansteuern und Messen, den Artikel selbst habe ich auch nicht, aber in der Richtung kann man ja noch etwas suchen.
Manfred

The variation of electrical resistance of near stoichiometric NiTi during thermo-mechanic procedures

PDF (91.4 KB)

X D Wu, J S Wu and Z Wang
Open Laboratory for High Temperature Materials and High Temperature Tests, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, 200030, People's Republic of China

Abstract. The variation of electrical resistance of near stoichiometric NiTi during some thermo-mechanic procedures was studied in this paper. The results show that when the R-phase does not exist in the near stoichiometric NiTi wire, the electrical resistance of NiTi wire increases linearly with the increase of strain at constant temperature. When a phase transformation or martensite reorientation takes place, the slopes of the electrical against strain curves are changed. During the cycles of tensile loading and unloading, electrical resistance of NiTi wire increases as the increase of the cycle numbers, but will stabilize after approximately 15 cycles. Furthermore, the possibility to use NiTi wire as a sensor in the intelligent materials system is discussed.

[MicroTex]

na, dieser artikel ist mir mit $30 doch etwas zu teuer "nur" um meine neugierde zu stillen ;)

hab da noch was gefunden:
http://edocs.tu-berlin.de/diss/2005/musolff_andre.pdf
echt interessante anwendungen und auch eine analyse des widerstands in funktion der temperatur bzw länge. dies ist aber nur möglich wenn man die last genau kennt. das wollte ich ursprünglich auch mit dem gedankenexperiment des eingespannten drahtes erklären.

die last, die auf den draht wirkt ist bei robotern meistens unbekannt und sehr variabel, was schlussendlich diese messmethode stark einschränkt.

hab den artikel noch nicht durchgelesen, erst überflogen, werd mir aber sicher noch zeit dafür nehmen

gruss MicroTex

[Manf]

eine analyse des widerstands in funktion der temperatur bzw länge. dies ist aber nur möglich wenn man die last genau kennt. das wollte ich ursprünglich auch mit dem gedankenexperiment des eingespannten drahtes erklären.
So schnell habe ich es jatzt auch nicht gelesen, aber es muss ja nicht unbedingt eine Einschränkung sein, die Ausdehnung und die Kraft in Kombination zu messen.

Wenn es eine Anwendung gibt bei der man gerade diese Kombination benötigt spart man sich die sich einen Teil der Signalverarbeitung. ("positives Denken") O:)
Manfred

[MicroTex]

jup, hab noch weitergelesen.
scheint also regelbar zu sein, wenn man das last-ausdehnungs verhalten des gegenstückes kennt.
dh: wenn der draht z.B. auf eine feder gekoppelt ist (lineares kraft-ausdehnungs-verhalten) kann durch widerstandsmessung die länge des drahtes bestimmt werden.
auch wenn die last nicht immer positionsabhängig ist (wie häufig in der robotik), gibt es also doch relativ viele interessante anwendungen.

und solange die präzision des aktors nicht allzu genau sein muss, kann man ihn ja auch open-loop ansteuern