dc.contributor.author | Zuquello, Ariel Gustavo | |
dc.date.accessioned | 2021-10-04T22:22:52Z | |
dc.date.available | 2021-10-04T22:22:52Z | |
dc.date.issued | 2021-08-13 | |
dc.identifier.citation | ZUQUELLO, Ariel Gustavo. Método de controle de trajetória de atuadores ipmc baseados em nafion® utilizando técnica de visão de máquina em ambiente com umidade relativa controlada. 2021. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2021. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14964. | * |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/14964 | |
dc.description.abstract | Ionomeric polymer-metal composites (IPMC) consist of an electroactive polymeric matrix coated on both sides with a noble metal. When applying an electrical potential difference, the polymeric membrane changes its thickness, causing a deformation. In addition, this type of device has features such as low weight, flexibility, and biocompatibility. Therefore, as actuators, IPMCs are a good choice for applications such as robotics and biomedicine. However, they have some disadvantages, such as reverse relaxation (tendency to shift in the opposite direction to that defined after some time of operation) and non-linear behavior arising from the hydration level of the polymeric membrane. For these reasons, controlling and describing the mechanical responses of these devices has been a challenge. Therefore, the overall objective of this study was to develop an effective system and instrumentation to control and characterize IPMC actuators under varying moisture and counter-ion conditions. A closed-loop PI controller (Proportional and Integral) aggregate with a machine vision algorithm was used. In this approach, a webcam is responsible for tracking the actuator's movement. However, it was necessary to perform some morphological and electrical characterizations beforehand to understand the properties and thus determine the best control condition for an IPMC actuator. Among them, water adsorption capacity, scanning electron microscopy, four probe method, impedance spectroscopy, and chronoamperometry. The entire system operates simultaneously and is controlled in real-time by LabView. The results prove that the system developed in this study effectively circumventing the reverse relaxation phenomenon and correlating control parameters with material properties. | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) | por |
dc.language.iso | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de São Carlos | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazil | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/ | * |
dc.subject | IPMC | por |
dc.subject | Controle | por |
dc.subject | Visão de máquina | por |
dc.subject | Umidade controlada | por |
dc.subject | Control | eng |
dc.subject | Machine vision | eng |
dc.subject | Controlled humidity | eng |
dc.title | Método de controle de trajetória de atuadores ipmc baseados em nafion® utilizando técnica de visão de máquina em ambiente com umidade relativa controlada | por |
dc.title.alternative | Trajectory control method of nafion®-based ipmc actuators using machine vision technique at controlled relative humidity environment | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.contributor.advisor1 | Scuracchio, Carlos Henrique | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/0896060959622431 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Hirano, Laos Alexandre | |
dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/7284064411101724 | por |
dc.description.resumo | Compósitos Ionoméricos de Polímero-Metal (IPMC) consistem em uma matriz polimérica eletroativa revestida em ambos os lados por um metal nobre. Ao aplicar uma diferença de potencial elétrico, a membrana polimérica sofre uma alteração em sua espessura, causando uma deformação. Além disso, este tipo de dispositivo possui caracteracterísticas, como, baixo peso, flexibilidade e biocompatibilidade. Portanto, como atuadores, os IPMCs são uma boa escolha para aplicações, como por exemplo, na robótica e biomedicina. No entanto, apresentam algumas desvantagens, como relaxação reversa (tendência ao deslocamento no sentido contrário ao definido depois de algum tempo de atuação) e comportamentos não lineares proveninentes do nível de hidratação da membrana polimérica. Por esses motivos, controlar e descrever as respostas mecânicas desses dispositivos têm sido um desafio. Portanto, o objetivo geral deste trabalho foi desenvolver um sistema e instrumentação eficaz para controlar e caracterizar atuadores IPMCs sob condições variáveis de umidade e de contra-íon. Para isso, utilizou-se um controlador PI (Proporcional e Integral) de malha fechada integrado a um algoritmo de visão de máquina. Nessa abordagem, uma webcam é responsável por rastrear o movimento do atuador. Contudo, foi necessário realizar algumas caracterizações morfológicas e elétricas prévias para compreender as propriedades e com isso determinar qual a melhor condição de controle de um atuador IPMC. Dentre elas, capacidade de adsorção de água, microscopia eletrônica de varredura, método quatro pontas, espectroscopia de impedância e cronoamperometria. Todo o sistema opera simultaneamente e é controlado em tempo real pelo LabView. Os resultados apresentados comprovam que o método desenvolvido neste trabalho foi eficaz contornando o fenômeno da relaxação reversa além de ser possível correlacionar parâmetros de controle com propriedades do material. | por |
dc.publisher.initials | UFSCar | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM | por |
dc.subject.cnpq | ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOS | por |
dc.description.sponsorshipId | CAPES: 23038.021524/2016-88 | por |
dc.publisher.address | Câmpus São Carlos | por |
dc.contributor.authorlattes | http://lattes.cnpq.br/7843368686233904 | por |