engrenages de verre métalliques font des robots gracieux – ScienceDaily

engrenages de verre métalliques font des robots gracieux - ScienceDaily utilisé dans l'industrie des plastiquesengrenages de verre métalliques font des robots gracieux

DATE: 29 Novembre, 2016 Source: Résumé NASA / Jet Propulsion Laboratory: Au Jet Propulsion Laboratory de la NASA, les scientifiques sont en train de construire un meilleur équipement. Plus précisément, ils développent des engrenages fabriqués à partir de verre métallique en vrac (BMG), un alliage spécialement conçu avec des propriétés qui le rendent idéal pour la robotique. Partager:

verre métallique en vrac, un alliage métallique, ne devient pas fragile dans un froid extrême. Cela rend le parfait matériau pour la robotique exploités dans l’espace ou sur les planètes glacées.

verre métallique en vrac, un alliage métallique, ne devient pas fragile dans un froid extrême. Cela rend le parfait matériau pour la robotique exploités dans l’espace ou sur les planètes glacées.

Jeter une balle de baseball, et vous pourriez dire que tout est dans le poignet.

Pour les robots, il est dans les engrenages.

Gears sont essentiels pour la robotique de précision. Ils permettent des membres de tourner en douceur et d’arrêt sur commande; engrenages de faible qualité provoquent des membres à secousse ou bougé. Si vous concevez un robot pour ramasser des échantillons ou saisir un rebord, le genre de rapports que vous aurez besoin ne viendra pas d’un magasin de matériel.

Au Jet Propulsion Laboratory de la NASA à Pasadena, en Californie, technologue Douglas Hofmann et ses collaborateurs sont en train de construire un meilleur équipement. Hofmann est l’auteur principal de deux articles récents sur les engins fabriqués à partir de verre métallique en vrac (BMG), un alliage spécialement conçu avec des propriétés qui le rendent idéal pour la robotique.

"Bien que BMGS ont été explorées pendant une longue période, la compréhension de la façon de concevoir et de les mettre en œuvre dans le matériel structurel a prouvé insaisissable," dit Hofmann. "Notre équipe de chercheurs et d’ingénieurs au JPL, en collaboration avec les groupes à Caltech et UC San Diego, ont finalement mis BMGS à travers les tests nécessaires pour démontrer leurs avantages potentiels pour les engins spatiaux de la NASA. Ces matériaux peuvent être en mesure de nous offrir des solutions de mobilité dans des environnements difficiles, comme sur la lune de Jupiter Europa."

Recette pour l’engrenage parfait

Comment ce matériel mystère peut être à la fois un métal et un verre? Le secret est dans sa structure atomique. Les métaux ont, un arrangement cristallin organisé. Mais si vous chauffez-les dans un liquide, ils fondent et les atomes deviennent randomisée. Refroidir eux assez rapidement – environ 1.832 degrés Fahrenheit (1.000 degrés Celsius) par seconde – et vous pouvez piéger leur non-cristallin, "liquide" former en place.

Cela produit un arrangement aléatoire d’atomes avec une microstructure amorphe ou non cristalline. Cette structure confère à ces matériaux leurs noms communs: "les métaux amorphes," ou en verre métallique.

En vertu d’être refroidi si rapidement, le matériau est techniquement un verre. Il peut circuler facilement et être moulé par soufflage lorsqu’il est chauffé, tout comme le verre de vitre. Lorsque ce matériau vitreux est produit dans les parties supérieures à environ .04 pouces (1 millimètre), il est appelé "masse" verre métallique, ou BMG.

verres métalliques ont été initialement développés à Caltech à Pasadena, en Californie, en 1960. Depuis lors, ils ont été utilisés pour fabriquer tout de téléphones cellulaires pour les clubs de golf.

Ce qui rend ces engrenages parfaits pour l’espace?

Parmi les qualités intéressantes, BMGS ont des températures de fusion bas. Cela permet aux parties d’être coulés en utilisant la technologie de moulage par injection, semblable à ce qui est utilisé dans l’industrie des matières plastiques, mais avec une résistance beaucoup plus élevée et une résistance à l’usure. BMGS aussi ne se fragilise pas dans un froid extrême, un facteur qui peut conduire à des dents de fracturation d’un engrenage. Cette dernière qualité rend le matériau particulièrement utile pour les types de robotique effectuées au JPL.

Hofmann a dit que les engrenages peuvent fabriqué à partir BMGS "courir froid et sec": Test initial a démontré un couple solide et tournant en douceur sans lubrifiant, même à -328 degrés Fahrenheit (-200 degrés Celsius). Pour les robots envoyés aux paysages gelés, cela peut être un avantage d’économie d’énergie. Mars Curiosity rover de la NASA, par exemple, dépense de l’énergie à chauffer la graisse de lubrifiant à chaque fois qu’il a besoin de se déplacer.

Gears qui se transforment en douceur tout en réduisant les coûts

Le deuxième document dirigé par Hofmann a examiné comment BMGS pourrait abaisser le coût de fabrication des engrenages d’onde de contrainte. Ce type d’engin, qui comprend un anneau métallique qui fléchit lorsque l’engrenage tourne, est difficile à produire en masse et omniprésent dans les robots coûteux.

Non seulement BMGS peut permettre à ces engrenages pour effectuer à basse température, mais ils peuvent également être fabriqués à une fraction du coût de leurs versions en acier sans sacrifier les performances. Ceci est potentiellement jeu changeant pour réduire le coût des robots qui utilisent des engrenages d’onde de contrainte, car ils sont souvent leur partie la plus coûteuse.

"la production de masse des engrenages d’onde de contrainte en utilisant BMGS peut avoir un impact majeur sur le marché de la robotique grand public," Hofmann dit. "Cela est particulièrement vrai pour les robots humanoïdes, où les engrenages dans les articulations peuvent être très coûteux, mais sont nécessaires pour éviter les secousses bras. La performance à basse température pour les engins spatiaux et JPL rovers semble être un avantage supplémentaire heureux."

Le document publié dans Advanced Engineering Materials a regardé concevoir et tester des engrenages BMG pour réducteurs planétaires. Elle comprenait des collaborateurs de Caltech et UC San Diego. Le document publié dans les rapports scientifiques examine comment BMGS peuvent être utilisés pour réduire le coût des engrenages strainwave. Elle comprenait également des collaborateurs de Caltech.

Caltech gère JPL pour la NASA.

Pour plus d’informations sur la recherche de Hofmann, visitez:

Matériaux fournis par Laboratoire NASA / Jet Propulsion . Remarque: Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.

  1. Douglas C. Hofmann, Laura M. Andersen, Joanna Kolodziejska, Scott N. Roberts, John-Paul Borgonia, William L. Johnson, Kenneth S. Vecchio, Andrew Kennett. Optimisation des verres métalliques en vrac pour robuste, Gears très résistant à l’usure . Advanced Materials Ingénierie. 2016; DOI: 10.1002 / adem.201600541
  2. Douglas C. Hofmann, Raul Polit-Casillas, Scott N. Roberts, John-Paul Borgonia, Robert P. Dillon, Evan Hilgemann, Joanna Kolodziejska, Lauren Montemayor, Jong-ook Suh, Andrew Hoff, Kalind Carpenter, Aaron Parness, William L . Johnson, Andrew Kennett, Brian Wilcox. Castable Bulk Strain verre métallique Gears Wave: Vers La diminution du coût de la Haute Performance Robotique. Rapports scientifiques. 2016; 6: 37773 DOI: 10.1038 / srep37773

NASA / Jet Propulsion Laboratory. "engrenages de verre métalliques font des robots gracieux." ScienceDaily. ScienceDaily, le 29 Novembre ici 2016. lt; www.sciencedaily.com/releases/2016/11/161129103309.htmgt ;.

NASA / Jet Propulsion Laboratory. (2016, le 29 Novembre). engrenages de verre métalliques font des robots gracieux. ScienceDaily. Récupéré le 8 Janvier, 2017 à partir de www.sciencedaily.com/releases/2016/11/161129103309.htm

NASA / Jet Propulsion Laboratory. "engrenages de verre métalliques font des robots gracieux." ScienceDaily. www.sciencedaily.com/releases/2016/11/161129103309.htm (consulté le 8 Janvier, 2017).

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