Nitinol ist eine spezielle Nickel-Titan Legierung die im US-Naval Ordnance Laboratory entwickelt wurde, daher der Name. Diese besitzt viele spezielle Eigenschaften wie bioverträglichkeit, hohe Flexibilität, Formgedächniss etc. Für Roboter interessant ist die Eigenschaft den Draht über Strom erhitzen zu können und dadurch eine schnelle Kontraktion des Drahtes zu erzielen sobald eine Schwellentemperatur erreicht wird. Eine Gegenkraft dehnt den Draht wieder sobald er abkühlt. Damit können zum Beispiel Beine von Robotern angetrieben werden. Für biologisch motivierte Bots, (Insekten, Fische etc.) sehr interessant. Auch ein Servoersatz zum Auslösen für Aktionen oder zur Sensorbewegung für kleine Roboter ist denkbar.
Eine spezielle Art von Nitinol: Flexinol (R) oder Musclewire (R) genannt ist für solche Aktuatoranwendungen optimiert und erlaubt eine Zyklenzahl > 10e6 bei richtigem Gebrauch.
===Die Grössenordungen Der Flexinol Draht der in dem Stiquito-Roboter (siehe Links) verwendet wird hat ist 0.1mm dick, benötigt einen Strom von ca. 200mA hat ca. 150Ohm/m und eine empfohlene Kraft 1.5N/150g. (er kann auch um einiges mehr ziehen aber das reduziert die Zyklenzahl). Unter Raumtemperatur kann man ca. 1-1.5 Zyklen/s schaffen. (Quelle: Erfolgreich experimentiern mit Nitinol-Mini-Robotern, Fred Wagenknecht). Es gibt aber auch viel dünnere und dickere Drähte je nach Anwendung
Anwendung mit elektrischer Aktivierung:
- Im Flugmodellbau wird es als Servoersatz für ultraleichte Modelle verwendet.
- Im Eisebahnmodellbau um Signale zu bewegen
- der Klassiker: Stiquito und Boris, sechsbeinige Roboter
- Mikroroboter, ich finde den Link nicht mehr aber hatte einen 5DM-Stück grossen Achtbeiner gesehen
- Fischroboter die durch Flexinol angetrieben werden. Siehe angehängtes Bild, durch die effektive Kühlung in Wasser ist die mögliche Zyklenzahl viel höher.
Verwechslung Nitinol, Flexinol®
Im Akutator Bereich wird eigentlich immer Flexinol (R) oder Musclewire (R) verwendet eine spezielle Art von Nitinol und wird oft einfach auch Nitinol genannt. Dadurch kommt es zu Verwechslung zu dem ca. 30x billigeren Material Nitinol das für Aktuatoren nur begrenzt geeignet ist.
Verarbeiten von Flexinol
Der Draht ist extrem dünn und darf nicht gelötet werden. Crimp oder Schraubverbindungen in dieser Grössenordnung sind Uhrmacherarbeit. Viele Tipps und Lösungen dazu finden sich im Diskussionsthread der RC-groups, unter Links.
Meine (Autor bapou) Roboter Idee dazu:
Wenn ich mal wieder Zeit habe werde ich versuchen eine Sechsbeiner Insekt ähnlich Boris zu konstruieren. Durch ein kleines Gesamtgewicht (<20g je nach Sensor eventuell sogar <10g) kann 0.03-0.05mm Flexinol verwenden und so Strom sparen und die Zyklenzahl erhöhen. Über gegenläufige Aktuatoren (zwei pro Bein) wird die Zyklenzahl weiter erhöht und der Roboter kann vorwärts, rückwärts laufen, drehen etc.
Wenn man das Beinanheben hoch genug bekommt dürften auch Mini-Hindernisse kein Problem darstellen. Die Geschwindigkeit sollte bei 100cm/min liegen und die Akkulaufzeit ca. 1h
Als Sensor wollte ich eigentlich einen Sharp GP02D verwenden. Kann jemand wiegen wieviel der wiegt ?
Stromversorgung über LiPoly Akku, eventuell zusätzlich mit Solarzellen. Körper aus Depron und 0.5mm dicker Platine die gleichzeitig als Basis für die Elektronik den SMD-Pic Prozessor dient. Dazu eventuell noch Infrarot Empfang zum fernsteuern.
Klingt vielleicht schwer es so leicht zu bekommen. Die Technik wird aber dabei vom Mikro Flugmodellbau geklaut. Diese schaffen es mit 2.8g ferngesteuerte Flugzeuge zu bauen. Dagegen ist dieser Plan globig.
Weblinks
- http://www.wundersamessammelsurium.de/Warmes/Nitinol/
- Zwei Flexinol Roboter
- Kleine Anleitung für einen BORIS-ähnlichen Flexinol Bot
- Die Orginalanleitung zu Stiquito (die jetzt in dem Stiquito Buch zu kaufen ist)
- Walking Robots mit Flexinol
- Bezugsquelle für größere Mengen
- Günstige USA Bezugsquelle
Autor bapou (Wiki Anpassung Frank)
