In this work, a simple manufacturin

In this work, a simple manufacturing method for SSC actuators was demonstrated that enables the fabrication of a soft hinge actuator with variable stiffness properties by combining a soft matrix with a rigid skeleton and a variable stiffness segment making use of strategic placement of fusible alloy material. Thermal effect is used to change the state of the variable stiffness segment with the bending modulus of the actuator structure in the high stiffness being equal to 137.08 MPa and in low stiffness state equal to 3.47 MPa, which corresponds to a ratio of the modulus of approximately 39.5. SMA wires are used to realize the deformation of the structure in the low stiffness state and to maintain the deformation during cooling of the variable stiffness structures in order to maintain the desired configuration without further energy consumption.

The described hinge actuators are capable of variable stiffness and continuous morphing, and can be used to construct deployable structures based on three principles: design of basic hinge actuators, assembly of modules and assembly of modules into large-scale deployable structures. This study focuses on two types of structures often used in aerospace applications: deployable masts and deployable reflectors. The design of a triangular mast was first proposed through using three basic hinge actuators to form a module and using three superposed modules to build the deployable mast structure capable of deploying at a height of 4.6 times its folded height. However, the deformation required to fully recover the deformation of the actuator in the mast is larger than that which the hinge actuator can provide such that this module has to be reset manually to repeat the experiment. Then, single-loop modules were built using two basic hinge actuators in order to reduce the required range of actuation of the actuator and enable the fabrication of modules capable of both unfolding and folding deformations. This single-loop module has a lower range of actuation and can thus recover its deformation by itself for repeated deployment. Then, the single-loop modules were used to build a planar deployable structure for large one-dimensional deployable applications and a ring deployable structure for large two-dimensional deployable applications. The planar deployable structure is capable of an expansion ratio of 5 in height and the ring deployable structure of an expansion ratio of 8 in area. It is worth mentioning that the proposed modules are not limited to the suggested deployable structures and could be used to form different types of deployable structures. Moreover, it should be pointed out that deployable modules and structures are not limited to using a single type of actuator or module and can be made by using different combinations of actuators, modules and structures. A deployable mirror was finally fabricated by attaching a reflective membrane to the developed ring deployable structure using tensegrity structure and its functionality was tested.

The main contributions of this work are the design and manufacturing of a soft actuator usable in deployable structures by combining both hinge-like motion and shape retention capability, the framework from actuator to module and module to structure for the development of SMA-based deployable structures, and the specific design of the proposed modules and structures. The proposed structures have been tested multiple times each, but more experiments would be required to determine their service life and would require further rigorous testing to determine whether modifications have to be made for the proposed design to be usable in a wide range of applications. Further works will focus on the precision of the deploying process, improvement of reliability, optimized design of structure and assembling methods for larger scale deployable structure with flat or even curved shapes. Moreover, because of the sensing capability of smart actuators, it is also possible to integrate functional electronic components into the deployable structure to form a single integrated system capable of perform remote sensing, communication and that is energitically self-sufficient.

Kết quả (Việt) 1:

Trong tác phẩm này, một phương pháp đơn giản sản xuất cho SSC xi-lanh đã được chứng minh cho phép chế tạo một thiết bị truyền động mềm bản lề với thuộc tính thay đổi độ cứng bằng cách kết hợp một ma trận mềm với một bộ xương cứng nhắc và một biến cứng đoạn làm việc sử dụng các vị trí chiến lược của vật liệu hợp kim. Tác dụng nhiệt được sử dụng để thay đổi trạng thái của đoạn biến cứng với Modul uốn cơ cấu chấp hành độ cứng cao được tương đương với 137.08 MPa và trong trạng thái thấp độ cứng tương đương với 3.47 MPa, tương ứng với một tỷ lệ của mô đun khoảng 39,5. SMA dây được sử dụng để nhận ra sự biến dạng của cấu trúc trong trạng thái thấp độ cứng và để duy trì sự biến dạng trong quá trình làm mát của các cấu trúc biến cứng để duy trì cấu hình bạn muốn mà không cần tiếp tục tiêu thụ năng lượng.The described hinge actuators are capable of variable stiffness and continuous morphing, and can be used to construct deployable structures based on three principles: design of basic hinge actuators, assembly of modules and assembly of modules into large-scale deployable structures. This study focuses on two types of structures often used in aerospace applications: deployable masts and deployable reflectors. The design of a triangular mast was first proposed through using three basic hinge actuators to form a module and using three superposed modules to build the deployable mast structure capable of deploying at a height of 4.6 times its folded height. However, the deformation required to fully recover the deformation of the actuator in the mast is larger than that which the hinge actuator can provide such that this module has to be reset manually to repeat the experiment. Then, single-loop modules were built using two basic hinge actuators in order to reduce the required range of actuation of the actuator and enable the fabrication of modules capable of both unfolding and folding deformations. This single-loop module has a lower range of actuation and can thus recover its deformation by itself for repeated deployment. Then, the single-loop modules were used to build a planar deployable structure for large one-dimensional deployable applications and a ring deployable structure for large two-dimensional deployable applications. The planar deployable structure is capable of an expansion ratio of 5 in height and the ring deployable structure of an expansion ratio of 8 in area. It is worth mentioning that the proposed modules are not limited to the suggested deployable structures and could be used to form different types of deployable structures. Moreover, it should be pointed out that deployable modules and structures are not limited to using a single type of actuator or module and can be made by using different combinations of actuators, modules and structures. A deployable mirror was finally fabricated by attaching a reflective membrane to the developed ring deployable structure using tensegrity structure and its functionality was tested.Những đóng góp chính của tác phẩm này là thiết kế và chế tạo một thiết bị truyền động mềm có thể sử dụng trong triển khai các cấu trúc bằng cách kết hợp cả hai chuyển động giống như bản lề và khả năng lưu giữ hình dạng, khuôn khổ từ thiết bị truyền động cho mô-đun và mô-đun để cấu trúc cho việc phát triển SMA dựa trên cấu trúc thể triển khai, và thiết kế cụ thể của đề xuất các mô-đun và cấu trúc. Cấu trúc đề xuất đã được thử nghiệm nhiều lần, nhưng nhiều thí nghiệm sẽ được yêu cầu để xác định cuộc sống dịch vụ của họ và sẽ yêu cầu khắt khe hơn nữa kiểm tra để xác định liệu sửa đổi phải được thực hiện cho các thiết kế được đề xuất để có thể sử dụng trong một loạt các ứng dụng. Hơn nữa, tác phẩm sẽ tập trung vào sự chính xác của các quá trình deploying, cải thiện độ tin cậy, tối ưu hóa thiết kế cấu trúc và lắp ráp các phương pháp để lớn hơn quy mô triển khai cơ cấu với phẳng hoặc thậm chí cong hình dạng. Hơn nữa, do khả năng cảm biến thông minh, thiết bị thi hành, nó cũng có thể tích hợp chức năng các thành phần điện tử vào triển khai cấu trúc để tạo thành một hệ thống tích hợp duy nhất có khả năng thực hiện từ xa thông tin cảm biến, và đó là energitically tự túc.

Kết quả (Việt) 2:

Trong tác phẩm này, một phương pháp sản xuất đơn giản cho thiết bị truyền động SSC đã được chứng minh, cho phép chế tạo các bộ truyền động bản lề mềm với tính cứng biến bằng cách kết hợp một ma trận mềm mại với một bộ xương cứng nhắc và một phân đoạn cứng biến việc sử dụng các vị trí chiến lược của vật liệu hợp kim nóng chảy. Hiệu ứng nhiệt được sử dụng để thay đổi trạng thái của các phân đoạn cứng biến với các module uốn của cấu trúc thiết bị truyền động trong độ cứng cao được tính bằng 137,08 MPa và trong trạng thái độ cứng thấp bằng 3,47 MPa, tương ứng với tỷ lệ của các mô đun của khoảng 39,5. SMA dây được sử dụng để nhận ra sự biến dạng của cấu trúc ở trạng thái độ cứng thấp và duy trì sự biến dạng trong quá trình làm mát của các cấu trúc cứng biến để duy trì cấu hình mong muốn mà không tiêu thụ năng lượng hơn nữa. Các thiết bị truyền động bản lề được mô tả là có khả năng cứng biến và morphing liên tục, và có thể được sử dụng để xây dựng cấu trúc triển khai dựa trên ba nguyên tắc: thiết kế của thiết bị truyền động bản lề cơ bản, lắp ráp các module và lắp ráp các mô-đun vào cấu trúc triển khai quy mô lớn. Nghiên cứu này tập trung vào hai loại cấu trúc thường được sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ: cột buồm triển khai và phản xạ có thể triển khai. Các thiết kế của một cột buồm hình tam giác lần đầu tiên được đề xuất thông qua sử dụng ba cơ cấu chấp hành bản lề cơ bản để tạo thành một mô-đun và sử dụng ba mô-đun superposed để xây dựng các cấu trúc cột buồm thể triển khai khả năng triển khai ở độ cao 4,6 lần chiều cao gấp của nó. Tuy nhiên, sự biến dạng cần thiết để phục hồi hoàn toàn biến dạng của các thiết bị truyền động trong các cột lớn hơn mà các thiết bị truyền động bản lề có thể cung cấp như rằng mô-đun này phải được thiết lập lại bằng tay để lặp lại thí nghiệm. Sau đó, mô-đun vòng đơn được xây dựng sử dụng hai thiết bị truyền động bản lề cơ bản để giảm yêu cầu phạm vi của dẫn động của cơ cấu chấp hành và cho phép chế tạo các module có khả năng của cả hai diễn ra và gấp biến dạng. Module vòng lặp đơn này có một mức độ thấp của dẫn động và do đó có thể phục hồi biến dạng của nó bằng cách riêng của mình để triển khai lặp đi lặp lại. Sau đó, các module vòng lặp đơn đã được sử dụng để xây dựng một cấu trúc triển khai phẳng cho các ứng dụng có thể triển khai một chiều lớn và một cấu trúc triển khai nhẫn cho các ứng dụng triển khai hai chiều lớn. Các cấu trúc triển khai phẳng là khả năng của một tỷ lệ mở rộng của 5 chiều cao và vòng cấu trúc triển khai của một tỷ lệ mở rộng 8 trong khu vực. Điều đáng nói đến là module đề xuất không giới hạn các cấu trúc triển khai đề xuất và có thể được sử dụng để tạo thành các loại khác nhau của các cấu trúc triển khai. Hơn nữa, cần phải chỉ ra rằng mô-đun và các cấu trúc có thể triển khai được không giới hạn việc sử dụng một loại duy nhất của thiết bị truyền động hoặc mô-đun và có thể được thực hiện bằng cách sử dụng kết hợp khác nhau của các thiết bị truyền động, mô-đun và các cấu trúc. Một tấm gương có thể triển khai cuối cùng đã được chế tạo bằng cách gắn một màng phản quang để cấu trúc triển khai vòng phát triển sử dụng cấu trúc tensegrity và chức năng của nó đã được thử nghiệm. Những đóng góp chính của tác phẩm này là thiết kế và sản xuất một thiết bị truyền động mềm có thể sử dụng trong các cấu trúc triển khai bằng cách kết hợp cả hai hinge- như chuyển động và khả năng duy trì hình dáng, khung từ thiết bị truyền động đến module và module để cấu trúc cho sự phát triển của cấu trúc triển khai SMA-dựa, và thiết kế cụ thể của các mô-đun và các cấu trúc được đề xuất. Các cấu trúc đề xuất đã được thử nghiệm từng nhiều lần, nhưng các thí nghiệm hơn sẽ được yêu cầu để xác định tuổi thọ của họ và sẽ yêu cầu tiếp tục thử nghiệm nghiêm ngặt để xác định xem sự thay đổi phải được thực hiện để thiết kế đề xuất để có thể sử dụng trong một loạt các ứng dụng. Công trình sẽ tiếp tục tập trung vào độ chính xác của quá trình triển khai, nâng cao độ tin cậy, thiết kế tối ưu hóa cấu trúc và phương pháp lắp ráp cho cấu trúc triển khai quy mô lớn hơn với hình dạng phẳng hay thậm chí cong. Hơn nữa, bởi vì khả năng cảm biến của thiết bị truyền động thông minh, nó cũng có thể tích hợp các thành phần điện tử chức năng vào cấu trúc triển khai để tạo thành một hệ thống tích hợp duy nhất có khả năng thực hiện các cảm biến từ xa, thông tin liên lạc và đó là energitically tự túc.