CƠ CẤU VI TAY GẮP KHUẾCH ĐẠI CHUYỂN VỊ KIỂU TỰ KHÓA  DẪN ĐỘNG BẰNG CÁC VI CHẤP HÀNH TĨNH ĐIỆN RĂNG LƯỢC

Bùi Duy Thái; Phan Hoàng Hiệp; Nguyễn Tiến Dũng; Phạm Hồng Phúc

doi:10.34238/tnu-jst.11691

CƠ CẤU VI TAY GẮP KHUẾCH ĐẠI CHUYỂN VỊ KIỂU TỰ KHÓA DẪN ĐỘNG BẰNG CÁC VI CHẤP HÀNH TĨNH ĐIỆN RĂNG LƯỢC

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 13/12/24 Ngày hoàn thiện: 31/12/24 Ngày đăng: 31/12/24

Các tác giả

1. Bùi Duy Thái, Đại học Bách khoa Hà Nội
2. Phan Hoàng Hiệp, Đại học Bách khoa Hà Nội
3. Nguyễn Tiến Dũng, Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp – ĐH Thái Nguyên
4. Phạm Hồng Phúc , Đại học Bách khoa Hà Nội

Tóm tắt

Bài báo trình bày về thiết kế, tính toán và mô phỏng cơ cấu vi tay gắp tĩnh điện mới với cơ chế tự khóa, khả năng khuếch đại chuyển vị má kẹp và cơ chế gạt vật ra khỏi mỏ gắp, khắc phục hiện tượng bám dính. Cơ cấu hoạt động nhờ lực tĩnh điện tiếp tuyến sinh ra khi đặt điện áp vào các bản tụ hình răng lược. Nhờ cơ chế khuếch đại chuyển vị, má kẹp có thể đạt chuyển vị tối đa 44,16 μm mỗi bên tại điện áp 112,47 V. Ngoài ra, cơ cấu tự khóa gồm dầm chữ V và răng cóc khóa chốt chắc chắn giúp giữ vật kẹp mà không cần duy trì điện áp. Kết quả tính toán và mô phỏng đánh giá chuyển vị và ứng suất các thành phần đàn hồi cho thấy sự phù hợp giữa kết quả mô phỏng và tính toán, với sai lệch lớn nhất là 13,8% tại điện áp 84,6 V. Thiết kế sáng tạo này đã khắc phục đáng kể những hạn chế thường gặp trong các ứng dụng của vi tay gắp, đồng thời mang lại hiệu suất cao và tăng độ tin cậy trong quá trình hoạt động.

Từ khóa

Vi tay gắp; Vi chấp hành tĩnh điện răng lược; Cơ cấu tự khóa; Khuếch đại chuyển vị; Công nghệ vi cơ điện tử

Toàn văn:

PDF

Tài liệu tham khảo

[1] S. Iqbal and A. Malik, “A review on MEMS based micro displacement amplification mechanisms,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 300, 2019, Art. no. 111666, doi: 10.1016/j.sna.2019.111666.

[2] M. Verotti, A. Dochshanov, and N. P. Belfiore, “A comprehensive survey on microgrippers design: Mechanical structure,” Journal of Mechanical Design, vol. 139, no. 6, 2017, doi: 10.1115/1.4036351.

[3] H. P. Pham, V. D. Bui, and M. C. Pham, “Study and Design of Micro Gripper Driven by Electrothermal V-Shaped Actuator,” JST: Smart Systems and Devices, vol. 1, no. 1, pp. 108-115, 2021, doi: 10.51316/jst.150.ssad.2021.31.1.14.

[4] G. Shao, H. O. T. Ware, J. Huang, R. Hai, L. Li, and C. Sun, “3D printed magnetically-actuating micro-gripper operates in air and water,” Additive Manufacturing, vol. 38, 2021, Art. no. 101834, doi: 10.1016/j.addma.2020.101834.

[5] Y.-Y. Feng, S.-J. Chen, P.-H. Hsieh, and W.-T. Chu, “Fabrication of an electro-thermal micro-gripper with elliptical cross-sections using silver-nickel composite ink,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 245, pp. 106-112, 2016, doi: 10.1016/j.sna.2016.04.045.

[6] A. Deutschinger, U. Schmid, M. Schneider, W. Brenner, H. Wanzenböck, B. Volland, T. Ivanov, and I. W. Rangelow, “Characterization of an electro-thermal micro gripper and tip sharpening using FIB technique,” Microsystem Technologies, vol. 16, pp. 1901-1908, 2010, doi: 10.1007/s00542-010-1110-0.

[7] P. Bauwens, S. Cornelis, and J. Doutreloigne, “A leakage compensated charge control driving circuit with sensor feedback for a comb drive actuator,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 329, 2021, Art. no. 112799, doi: 10.1016/j.sna.2021.112799.

[8] Y. Jia, M. Jia, and Q. Xu, “A Dual-Axis Electrostatically Driven MEMS Microgripper Regular Paper,” International Journal of Advanced Robotic Systems, vol. 11, 2014, doi: 10.5772/59677.

[9] A. R. Kalaiarasi and S. H. Thilagar, “Design and modeling of electrostatically actuated microgripper,” Proceedings of 2012 IEEE/ASME 8th IEEE/ASME International Conference on Mechatronic and Embedded Systems and Applications, August 2012, doi: 10.1109/MESA.2012.6275528.

[10] M. Hamedi, P. Salimi, and M. Vismeh, “Simulation and experimental investigation of a novel electrostatic microgripper system,” Microelectronic Engineering, vol. 98, pp. 467-471, October 2012, doi: 10.1016/j.mee.2012.07.096.

[11] W. C. Tang et al., “Electrostatic-comb drive of lateral polysilicon resonators,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 21, no. 1-3, pp. 328-331, 1990, doi: 10.1016/0924-4247(90)85065-C.

[12] Y. Hao, C. Wang, Z. Sun, W. Yuan, and H. Chang, “Rotatory microgripper based on a linear electrostatic driving scheme,” Microelectronic Engineering, vol. 248, 2021, Art. no. 111601, doi: 10.1016/j.mee.2021.111601.

[13] S. A. Bazaz, F. Khana, and R. I. Shakoor, “Design, simulation and testing of electrostatic SOI MUMPs based microgripper integrated with capacitive contact sensor,” Sensors and Actuators A: Physical, vol. 167, no. 1, pp. 44-53, 2011, doi: 10.1016/j.sna.2010.12.003.

[14] P. H. Pham, L. B. Dang, and H. N. Vu, “Micro robot system with moving micro-car driven by electrostatic comb-drive actuators,” Microsystem Technologies, vol. 16, pp. 505-510, 2010, doi: 10.1007/s00542-010-1017-9.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.11691

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ