Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Phát triển hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến

Mục đích nghiên cứu của luận án "Phát triển hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến" nhằm trung nghiên cứu và phát triển các cơ cấu mới có tính năng MRF để tạo ra mô men, lực có thể điều khiển được, sau đó được áp dụng trong các hệ thống phản hồi lực.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật: Phát triển hệ thống phản hồi lực dùng lưu chất từ biến BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM DIỆP BẢO TRÍ PHÁT TRIỂN HỆ THỐNG PHẢN HỒI LỰC DÙNG LƯU CHẤT TỪ BIẾNChuyên ngành: Cơ Kỹ ThuậtMã số chuyên ngành: 9520101 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ TP. HỒ CHÍ MINH – NĂM 2021Công trình được hoàn thành tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCMNgười hướng dẫn khoa học 1: PSG.TS. Nguyễn Quốc HưngNgười hướng dẫn khoa học 2: TS. Mai Đức Đãi Luận án được bảo vệ trước HỘI ĐỒNG ĐÁNH GIÁ LUẬN ÁN TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM, TÓM TẮT Tự động hóa là một khía cạnh quan trọng của Công nghiệp 4.0 để cải thiện độchính xác và năng suất. Để đánh giá hiệu quả và năng suất của quá trình sản xuất,có một số tiêu chí cần xem xét: tính ổn định, thời gian đáp ứng, tiêu thụ nănglượng, thân thiện với môi trường, chi phí và công nghệ… Tính cấp thiết áp dụngcông nghệ 4.0 trong những môi trường làm việc độc hại chẳng hạn như lò phảnứng hạt nhân, phòng thí nghiệm hóa chất độc hại, dây chuyền sản xuất và phachế thuốc trừ sâu, chữa cháy, các hoạt động chống khủng bố, bom mìn, và giảiphẫu y tế. Hệ thống robot điều khiển từ xa đã được phát triển để giải quyết vấnđề này. Một trong những hệ thống đó là hệ thống chủ - tớ. Hệ thống này giảiquyết các vấn đề với các tín hiệu phản hồi như vị trí, lực và mô-men của cácthành phần cuối của hệ thống điều khiển thụ động cho người vận hành để cảithiện độ chính xác và hoạt động linh hoạt của hệ thống. Hiện nay, các vật liệuthông minh và ứng dụng của chúng đang phát triển rất mạnh mẽ như Piezo,Electrorheological Fluid (ERF), Shape Memory Alloy (SMA) và Magneto-Rheological Fluid (MRF). Lưu chất từ tính (MRFs) là vật liệu thông minh đượcứng dụng rộng rãi cho hệ thống phản hồi lực vì có những ưu điểm như đáp ứngnhanh, tiêu thụ năng lượng thấp, tạo lực và mô men lớn. Tuy nhiên, trong các hệthống phản hồi lực sử dụng MRF vẫn còn một số tồn tại như kết cấu quá cồngkềnh do cơ cấu tác động đề xuất chưa được tối ưu hóa, lực ma sát ở trạng tháichưa được giải quyết. Vì vậy, trong luận án này, tác giả tập trung nghiên cứu vàphát triển các cơ cấu mới có tính năng MRF để tạo ra mô men, lực có thể điềukhiển được, sau đó được áp dụng trong các hệ thống phản hồi lực. Luận án baogồm các nội dung chính sau:  Phát triển cơ cấu tác động hai chiều sử dụng MRF (BMRA) giảm được mô men ma sát ban đầu, giải quyết hiện tượng thắt nút cổ chai so với cơ cấu BMRA trước đây để ứng dụng cho hệ thống phản hồi lực.  Tối ưu hóa các thông số hình học của cấu hình BMRA đề xuất bằng phương pháp tối ưu First Order. Bên cạnh đó, sử dụng tối ưu hóa đa mục tiêu NSGA để khảo sát tính ưu việt của cấu hình đề xuất so với cấu hình đã nghiên cứu trước đó.  Phát triển hệ thống joystick 3D phản hồi lực sử dụng các BMRA và phanh MRF tịnh tiến (LMRB) được đề xuất.  Xây dựng mô hình toán và các bộ điều khiển cho các hệ thống phản hồi lực để đánh giá khả năng của hệ thống.  Phát triển phanh sử dụng MRF (MRB) với roto biên dạng phức tạp để có kích thước nhỏ gọn áp dụng cho tay máy xúc giác 3D.  Phát triển tay máy xúc giác 3D sử dụng MRB biêng dạng phức tạp và LMRB. ABSTRACT Automation is a key aspect of Industry 4.0 to improve accuracy andproductivity. To evaluate the efficiency and productivity of the productionprocess, there are several criteria to take into consideration: stability, responsetime, energy consumption, environmental friendliness, cost, and technology…The urgency in the application of technology 4.0 is essential in hazardousworking environments such as nuclear reactors, toxic chemical laboratories,pesticide production and preparation lines, fire fighting, anti-terrorism activities,mines, and clearance Medical surgery. Remote control robot systems have beendeveloped to solve this problem. One of those systems is the master-slave system.This system solves problems with feedback signals such as position, force, andtorque of the passive control system end components for the operator to improveaccuracy and flexibility operation of the system. Currently, smart materials andtheir application have been developing very strongly such as Piezo,Electrorheological Fluid (ERF), Shape Memory Alloy (SMA), and Magneto-Rheological Fluid (MRF). Magnetic fluids (MRFs) are smart materials that arewidely applied to force feedback systems because of their advantages such as fastresponse, low energy consumption, large force, and torque generation. However,in the force feedback systems using MRF, there are still some shortcomings suchas the structure is too cumbersome because the proposed impact mechanism isnot optimized, the friction force in the state has not been resolved. Therefore, inthis thesis, the author focuses on research and development of new mechanismsfeaturing MRF to generate controllable torque/ force, which is then implementedin force feed-back system. The thesis includes following main contents:  Development of a bidirectional MRF based actuator (BMRA) for the feedback system. Force to provide a controllable torque in both directions which can eleminate frictional torque, solving bottleneck problems compared to previous BMRA mechanisms.  Optimization of the geometricparameters of the proposed BMRA configuration by the First Order optimization method. Besides, using NSGA multi-target optimization to investigate the overall performnce of the proposed configuration and compared to the previously studied configuration.  Development of a 3D ...