પ્રવાહી-સંચાલિત કૃત્રિમ સ્નાયુ તંતુઓનો ઉપયોગ કરીને સ્માર્ટ કાપડ

Nature.com ની મુલાકાત લેવા બદલ આભાર.તમે મર્યાદિત CSS સપોર્ટ સાથે બ્રાઉઝર સંસ્કરણનો ઉપયોગ કરી રહ્યાં છો.શ્રેષ્ઠ અનુભવ માટે, અમે ભલામણ કરીએ છીએ કે તમે અપડેટ કરેલ બ્રાઉઝરનો ઉપયોગ કરો (અથવા Internet Explorer માં સુસંગતતા મોડને અક્ષમ કરો).વધુમાં, ચાલુ સમર્થનની ખાતરી કરવા માટે, અમે શૈલીઓ અને JavaScript વિના સાઇટ બતાવીએ છીએ.
એક સાથે ત્રણ સ્લાઇડ્સનું કેરોયુઝલ પ્રદર્શિત કરે છે.એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે પાછલા અને આગલા બટનોનો ઉપયોગ કરો અથવા એક સમયે ત્રણ સ્લાઇડ્સમાંથી આગળ વધવા માટે અંતે સ્લાઇડર બટનનો ઉપયોગ કરો.
સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ બનાવવા માટે કાપડ અને કૃત્રિમ સ્નાયુઓનું સંયોજન વૈજ્ઞાનિક અને ઔદ્યોગિક સમુદાયો બંને તરફથી ઘણું ધ્યાન આકર્ષિત કરી રહ્યું છે.સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ ઘણા ફાયદાઓ પ્રદાન કરે છે, જેમાં અનુકૂલનશીલ આરામ અને ઇચ્છિત હિલચાલ અને તાકાત માટે સક્રિય પ્રવૃતિ પ્રદાન કરતી વખતે ઑબ્જેક્ટ્સ માટે ઉચ્ચ ડિગ્રી સુસંગતતાનો સમાવેશ થાય છે.આ લેખ પ્રવાહી-સંચાલિત કૃત્રિમ સ્નાયુ તંતુઓ વણાટ, વણાટ અને ગ્લુઇંગની વિવિધ પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને બનાવેલ પ્રોગ્રામેબલ સ્માર્ટ કાપડનો એક નવો વર્ગ રજૂ કરે છે.ગૂંથેલી અને વણાયેલી કાપડની શીટ્સના વિસ્તરણ બળના ગુણોત્તરને વર્ણવવા માટે એક ગાણિતિક મોડેલ વિકસાવવામાં આવ્યું હતું, અને પછી તેની માન્યતા પ્રાયોગિક રીતે ચકાસવામાં આવી હતી.નવા "સ્માર્ટ" ટેક્સટાઇલમાં ઉચ્ચ સુગમતા, સુસંગતતા અને મિકેનિકલ પ્રોગ્રામિંગ છે, જે એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણી માટે મલ્ટિ-મોડલ ચળવળ અને વિરૂપતા ક્ષમતાઓને સક્ષમ કરે છે.પ્રાયોગિક ચકાસણી દ્વારા વિવિધ સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ પ્રોટોટાઇપ્સ બનાવવામાં આવ્યા છે, જેમાં આકાર બદલવાના વિવિધ કેસ જેમ કે વિસ્તરણ (65% સુધી), વિસ્તાર વિસ્તરણ (108%), રેડિયલ વિસ્તરણ (25%), અને બેન્ડિંગ મોશનનો સમાવેશ થાય છે.બાયોમિમેટિક આકાર આપતી રચનાઓ માટે સક્રિય માળખામાં નિષ્ક્રિય પરંપરાગત પેશીઓના પુનઃરૂપરેખાંકનની વિભાવનાની પણ શોધ કરવામાં આવી રહી છે.સૂચિત સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ સ્માર્ટ વેરેબલ, હેપ્ટિક સિસ્ટમ્સ, બાયોમિમેટિક સોફ્ટ રોબોટ્સ અને વેરેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સના વિકાસમાં સુવિધા આપે તેવી અપેક્ષા છે.
સંરચિત વાતાવરણમાં કામ કરતી વખતે સખત રોબોટ્સ અસરકારક હોય છે, પરંતુ બદલાતા વાતાવરણના અજાણ્યા સંદર્ભમાં સમસ્યા હોય છે, જે શોધ અથવા સંશોધનમાં તેમના ઉપયોગને મર્યાદિત કરે છે.બાહ્ય પરિબળો અને વિવિધતાનો સામનો કરવા માટે કુદરત આપણને ઘણી સંશોધનાત્મક વ્યૂહરચનાથી આશ્ચર્યચકિત કરવાનું ચાલુ રાખે છે.ઉદાહરણ તરીકે, ક્લાઇમ્બીંગ પ્લાન્ટ્સના ટેન્ડ્રીલ્સ યોગ્ય ટેકા1ની શોધમાં અજાણ્યા વાતાવરણની શોધ કરવા માટે મલ્ટિમોડલ હલનચલન કરે છે, જેમ કે વળાંક અને સર્પાકાર.શુક્ર ફ્લાયટ્રેપ (Dionaea muscipula) તેના પાંદડા પર સંવેદનશીલ વાળ ધરાવે છે જે, જ્યારે ટ્રિગર થાય છે, ત્યારે શિકાર 2 ને પકડવા માટે સ્થળ પર સ્નેપ કરે છે.તાજેતરના વર્ષોમાં, દ્વિ-પરિમાણીય (2D) સપાટીથી ત્રિ-પરિમાણીય (3D) આકારોમાં શરીરનું વિરૂપતા અથવા વિરૂપતા જે જૈવિક રચનાઓની નકલ કરે છે તે એક રસપ્રદ સંશોધન વિષય બની ગયો છે3,4.આ સોફ્ટ રોબોટિક રૂપરેખાંકનો બદલાતા વાતાવરણને અનુકૂલિત થવા માટે આકાર બદલે છે, મલ્ટિમોડલ લોકમોશનને સક્ષમ કરે છે અને યાંત્રિક કાર્ય કરવા માટે દળો લાગુ કરે છે.તેમની પહોંચ રોબોટિક્સ એપ્લિકેશન્સની વિશાળ શ્રેણી સુધી વિસ્તરી છે, જેમાં ડિપ્લોયેબલ્સ5, રિકોન્ફિગરેબલ અને સેલ્ફ-ફોલ્ડિંગ રોબોટ્સ6,7, બાયોમેડિકલ ઉપકરણો8, વાહનો 9,10 અને એક્સપાન્ડેબલ ઇલેક્ટ્રોનિક્સ 11નો સમાવેશ થાય છે.
પ્રોગ્રામેબલ ફ્લેટ પ્લેટ્સ વિકસાવવા માટે ઘણું સંશોધન કરવામાં આવ્યું છે જે, જ્યારે સક્રિય થાય છે, ત્યારે જટિલ ત્રિ-પરિમાણીય માળખામાં પરિવર્તિત થાય છે3.વિકૃત સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટેનો એક સરળ વિચાર એ છે કે વિવિધ સામગ્રીના સ્તરોને જોડવું જે ઉત્તેજના12,13ના સંપર્કમાં આવે ત્યારે ફ્લેક્સ અને કરચલી થાય છે.જાનબાઝ એટ અલ.14 અને લિ એટ અલ.15 એ ગરમી-સંવેદનશીલ મલ્ટિમોડલ ડિફોર્મેબલ રોબોટ્સ બનાવવા માટે આ ખ્યાલનો અમલ કર્યો છે.ઉત્તેજના-પ્રતિભાવ ઘટકોને સમાવિષ્ટ ઓરિગામિ-આધારિત બંધારણોનો ઉપયોગ જટિલ ત્રિ-પરિમાણીય માળખાં 16,17,18 બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે.જૈવિક રચનાઓના મોર્ફોજેનેસિસથી પ્રેરિત, એમેન્યુઅલ એટ અલ.આકાર-વિકૃત ઇલાસ્ટોમર્સ રબરની સપાટીની અંદર એર ચેનલોને ગોઠવીને બનાવવામાં આવે છે જે દબાણ હેઠળ, જટિલ, મનસ્વી ત્રિ-પરિમાણીય આકારોમાં પરિવર્તિત થાય છે.
વિકૃત સોફ્ટ રોબોટ્સમાં કાપડ અથવા કાપડનું એકીકરણ એ અન્ય એક નવો કોન્સેપ્ટ પ્રોજેક્ટ છે જેણે વ્યાપક રસ પેદા કર્યો છે.કાપડ એ નરમ અને સ્થિતિસ્થાપક સામગ્રી છે જે યાર્નમાંથી વણાટ, વણાટ, બ્રેડિંગ અથવા ગાંઠ વણાટ જેવી વણાટ તકનીકો દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.લવચીકતા, ફિટ, સ્થિતિસ્થાપકતા અને શ્વાસ લેવાની ક્ષમતા સહિત કાપડના અદ્ભુત ગુણો તેમને કપડાથી લઈને મેડિકલ એપ્લિકેશન્સ20 દરેક બાબતમાં ખૂબ જ લોકપ્રિય બનાવે છે.રોબોટિક્સમાં કાપડનો સમાવેશ કરવા માટે ત્રણ વ્યાપક અભિગમો છે21.પ્રથમ અભિગમ એ છે કે ટેક્સટાઇલનો ઉપયોગ અન્ય ઘટકો માટે નિષ્ક્રિય બેકિંગ અથવા આધાર તરીકે કરવો.આ કિસ્સામાં, કઠોર ઘટકો (મોટર્સ, સેન્સર, પાવર સપ્લાય) વહન કરતી વખતે નિષ્ક્રિય કાપડ વપરાશકર્તા માટે આરામદાયક ફિટ પ્રદાન કરે છે.મોટાભાગના સોફ્ટ વેરેબલ રોબોટ્સ અથવા સોફ્ટ એક્સોસ્કેલેટન આ અભિગમ હેઠળ આવે છે.ઉદાહરણ તરીકે, વૉકિંગ એઇડ્સ 22 અને એલ્બો એઇડ્સ 23, 24, 25 માટે સોફ્ટ વેરેબલ એક્સોસ્કેલેટન્સ, હાથ અને આંગળીઓ માટે સોફ્ટ વેરેબલ ગ્લોવ્સ 26 અને બાયોનિક સોફ્ટ રોબોટ્સ 27.
સોફ્ટ રોબોટિક ઉપકરણોના નિષ્ક્રિય અને મર્યાદિત ઘટકો તરીકે કાપડનો ઉપયોગ કરવાનો બીજો અભિગમ છે.ટેક્સટાઇલ આધારિત એક્ટ્યુએટર્સ આ શ્રેણીમાં આવે છે, જ્યાં સામાન્ય રીતે ફેબ્રિકને આંતરિક નળી અથવા ચેમ્બરને સમાવવા માટે બાહ્ય કન્ટેનર તરીકે બનાવવામાં આવે છે, જે સોફ્ટ ફાઇબર રિઇનફોર્સ્ડ એક્ટ્યુએટર બનાવે છે.જ્યારે બાહ્ય વાયુયુક્ત અથવા હાઇડ્રોલિક સ્ત્રોતને આધિન કરવામાં આવે છે, ત્યારે આ સોફ્ટ એક્ટ્યુએટર્સ તેમની મૂળ રચના અને રૂપરેખાંકનના આધારે વિસ્તરણ, બેન્ડિંગ અથવા ટ્વિસ્ટિંગ સહિત આકારમાં ફેરફાર કરે છે.ઉદાહરણ તરીકે, તાલમેન એટ અલ.ઓર્થોપેડિક પગની ઘૂંટીના કપડાં, જેમાં ફેબ્રિક ખિસ્સાની શ્રેણીનો સમાવેશ થાય છે, ગેઇટ28ને પુનઃસ્થાપિત કરવા માટે પગનાં તળિયાંને લગતું વળાંકની સુવિધા આપવા માટે રજૂ કરવામાં આવ્યા છે.વિવિધ એક્સ્ટેન્સિબિલિટીવાળા ટેક્સટાઇલ સ્તરોને એનિસોટ્રોપિક ચળવળ બનાવવા માટે જોડી શકાય છે 29.ઓમ્નીસ્કિન્સ - વિવિધ પ્રકારના સોફ્ટ એક્ટ્યુએટર્સ અને સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીમાંથી બનાવેલ સોફ્ટ રોબોટિક સ્કિન નિષ્ક્રિય વસ્તુઓને મલ્ટિફંક્શનલ એક્ટિવ રોબોટ્સમાં રૂપાંતરિત કરી શકે છે જે વિવિધ એપ્લિકેશનો માટે મલ્ટિ-મોડલ હલનચલન અને વિકૃતિઓ કરી શકે છે.ઝુ એટ અલ.એક પ્રવાહી પેશી સ્નાયુ શીટ 31 વિકસાવી છે જે વિસ્તરણ, બેન્ડિંગ અને વિવિધ વિકૃતિ ગતિ પેદા કરી શકે છે.બકનર એટ અલ.એક્ચ્યુએશન, સેન્સિંગ અને ચલ જડતા32 જેવા બહુવિધ કાર્યો સાથે રોબોટિક પેશીઓ બનાવવા માટે પરંપરાગત પેશીઓમાં કાર્યાત્મક તંતુઓને એકીકૃત કરો.આ શ્રેણીની અન્ય પદ્ધતિઓ આ પેપર 21, 33, 34, 35 માં શોધી શકાય છે.
સોફ્ટ રોબોટિક્સના ક્ષેત્રમાં કાપડના શ્રેષ્ઠ ગુણધર્મોનો ઉપયોગ કરવા માટેનો તાજેતરનો અભિગમ એ છે કે પરંપરાગત કાપડ ઉત્પાદન પદ્ધતિઓ જેમ કે વણાટ, વણાટ અને વણાટ પદ્ધતિઓ 21,36,37નો ઉપયોગ કરીને સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ બનાવવા માટે પ્રતિક્રિયાશીલ અથવા ઉત્તેજક-પ્રતિભાવશીલ ફિલામેન્ટ્સનો ઉપયોગ કરવો.સામગ્રીની રચનાના આધારે, પ્રતિક્રિયાશીલ યાર્ન જ્યારે વિદ્યુત, થર્મલ અથવા દબાણની ક્રિયાને આધિન હોય ત્યારે આકારમાં ફેરફારનું કારણ બને છે, જે ફેબ્રિકના વિકૃતિ તરફ દોરી જાય છે.આ અભિગમમાં, જ્યાં પરંપરાગત કાપડને સોફ્ટ રોબોટિક સિસ્ટમમાં એકીકૃત કરવામાં આવે છે, ત્યાં કાપડનું પુનઃઆકાર બાહ્ય સ્તરને બદલે આંતરિક સ્તર (યાર્ન) પર થાય છે.જેમ કે, સ્માર્ટ ટેક્સટાઈલ્સ મલ્ટિમોડલ મૂવમેન્ટ, પ્રોગ્રામેબલ ડિફોર્મેશન, સ્ટ્રેચબિલિટી અને જડતાને સમાયોજિત કરવાની ક્ષમતાના સંદર્ભમાં ઉત્તમ હેન્ડલિંગ પ્રદાન કરે છે.ઉદાહરણ તરીકે, શેપ મેમરી એલોય્સ (SMAs) અને શેપ મેમરી પોલિમર (SMPs) ને તેમના આકારને થર્મલ સ્ટીમ્યુલેશન દ્વારા સક્રિયપણે નિયંત્રિત કરવા માટે કાપડમાં સમાવી શકાય છે, જેમ કે હેમિંગ38, કરચલી દૂર કરવી36,39, સ્પર્શેન્દ્રિય અને સ્પર્શેન્દ્રિય પ્રતિસાદ40,41, તેમજ અનુકૂલનશીલ પહેરવા યોગ્ય કપડાં.ઉપકરણો 42 .જો કે, ગરમી અને ઠંડક માટે થર્મલ ઉર્જાનો ઉપયોગ ધીમો પ્રતિભાવ અને મુશ્કેલ ઠંડક અને નિયંત્રણમાં પરિણમે છે.તાજેતરમાં, હિરામિત્સુ એટ અલ.મેકકિબેનના ઝીણા સ્નાયુઓ43,44, વાયુયુક્ત કૃત્રિમ સ્નાયુઓ, વણાટની રચનામાં ફેરફાર કરીને સક્રિય કાપડના વિવિધ સ્વરૂપો બનાવવા માટે વાર્પ યાર્ન તરીકે ઉપયોગમાં લેવાય છે.જો કે આ અભિગમ ઉચ્ચ દળો પ્રદાન કરે છે, મેકકીબેન સ્નાયુની પ્રકૃતિને કારણે, તેનો વિસ્તરણ દર મર્યાદિત છે (< 50%) અને નાના કદ (વ્યાસ < 0.9 મીમી) પ્રાપ્ત કરી શકાતા નથી.વધુમાં, તીક્ષ્ણ ખૂણાઓની જરૂર હોય તેવા વણાટની પદ્ધતિઓમાંથી સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ પેટર્ન બનાવવી મુશ્કેલ છે.સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલની વિશાળ શ્રેણી બનાવવા માટે, મઝિઝ એટ અલ.ઈલેક્ટ્રોએક્ટિવ વેરેબલ ટેક્સટાઈલ ઈલેક્ટ્રોસેન્સિટિવ પોલિમર થ્રેડો વણાટ અને વણાટ દ્વારા વિકસાવવામાં આવ્યા છે46.
તાજેતરના વર્ષોમાં, એક નવો પ્રકારનો થર્મોસેન્સિટિવ કૃત્રિમ સ્નાયુ ઉભરી આવ્યો છે, જે અત્યંત ટ્વિસ્ટેડ, સસ્તા પોલિમર રેસા 47,48માંથી બનાવવામાં આવ્યો છે.આ તંતુઓ વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ છે અને સસ્તું સ્માર્ટ કપડાં બનાવવા માટે વણાટ અથવા વણાટમાં સરળતાથી સામેલ કરવામાં આવે છે.પ્રગતિ હોવા છતાં, આ નવા ઉષ્મા-સંવેદનશીલ કાપડમાં ગરમી અને ઠંડકની જરૂરિયાત (દા.ત. તાપમાન-નિયંત્રિત કાપડ) અથવા જટિલ ગૂંથેલા અને વણાયેલા પેટર્ન બનાવવાની મુશ્કેલીને કારણે પ્રતિભાવ સમય મર્યાદિત છે જે ઇચ્છિત વિકૃતિઓ અને હલનચલન પેદા કરવા માટે પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે. .ઉદાહરણોમાં રેડિયલ વિસ્તરણ, 2D થી 3D આકાર પરિવર્તન અથવા દ્વિ-દિશા વિસ્તરણનો સમાવેશ થાય છે, જે અમે અહીં ઓફર કરીએ છીએ.
આ ઉપરોક્ત સમસ્યાઓને દૂર કરવા માટે, આ લેખ અમારા તાજેતરમાં રજૂ કરાયેલા સોફ્ટ આર્ટિફિશિયલ સ્નાયુ તંતુઓ (AMF)49,50,51માંથી બનાવેલ એક નવું પ્રવાહી-સંચાલિત સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ રજૂ કરે છે.એએમએફ અત્યંત લવચીક, માપી શકાય તેવા હોય છે અને તેને 0.8 મીમીના વ્યાસ અને મોટી લંબાઈ (ઓછામાં ઓછા 5000 મીમી) સુધી ઘટાડી શકાય છે, જે ઉચ્ચ પાસા ગુણોત્તર (લંબાઈથી વ્યાસ) તેમજ ઉચ્ચ વિસ્તરણ (ઓછામાં ઓછા 245%), ઉચ્ચ ઊર્જા પ્રદાન કરે છે. કાર્યક્ષમતા, 20Hz કરતાં ઓછો ઝડપી પ્રતિભાવ).સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ બનાવવા માટે, અમે ગૂંથણકામ અને વણાટ તકનીકો દ્વારા 2D સક્રિય સ્નાયુ સ્તરો બનાવવા માટે સક્રિય યાર્ન તરીકે AMF નો ઉપયોગ કરીએ છીએ.અમે આ "સ્માર્ટ" પેશીઓના વિસ્તરણ દર અને સંકોચન બળનો પ્રવાહી જથ્થા અને વિતરિત દબાણના સંદર્ભમાં જથ્થાત્મક રીતે અભ્યાસ કર્યો છે.ગૂંથેલી અને વણાયેલી શીટ્સ માટે વિસ્તરણ બળ સંબંધ સ્થાપિત કરવા માટે વિશ્લેષણાત્મક મોડલ વિકસાવવામાં આવ્યા છે.અમે દ્વિ-દિશા વિસ્તરણ, બેન્ડિંગ, રેડિયલ વિસ્તરણ અને 2D થી 3D માં સંક્રમણ કરવાની ક્ષમતા સહિત મલ્ટિમોડલ ચળવળ માટે સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ માટે ઘણી યાંત્રિક પ્રોગ્રામિંગ તકનીકોનું પણ વર્ણન કરીએ છીએ.અમારા અભિગમની મજબૂતાઈ દર્શાવવા માટે, અમે AMF ને વ્યાપારી કાપડ અથવા કાપડમાં પણ સંકલિત કરીશું જેથી તેઓનું રૂપરેખા નિષ્ક્રિયથી સક્રિય સ્ટ્રક્ચરમાં બદલાય જે વિવિધ વિકૃતિઓનું કારણ બને છે.અમે આ વિભાવનાને અનેક પ્રાયોગિક પરીક્ષણ બેન્ચ પર પણ દર્શાવી છે, જેમાં ઇચ્છિત અક્ષરો બનાવવા અને પતંગિયા, ચતુર્ભુજ રચનાઓ અને ફૂલો જેવા પદાર્થોના આકારમાં જૈવિક માળખાને આકાર આપવા માટે થ્રેડોના પ્રોગ્રામેબલ બેન્ડિંગનો સમાવેશ થાય છે.
કાપડ એ લવચીક દ્વિ-પરિમાણીય માળખું છે જે યાર્ન, થ્રેડો અને ફાઇબર જેવા પરસ્પર વણાયેલા એક-પરિમાણીય થ્રેડોમાંથી રચાય છે.ટેક્સટાઇલ એ માનવજાતની સૌથી જૂની તકનીકોમાંની એક છે અને તેના આરામ, અનુકૂલનક્ષમતા, શ્વાસ લેવાની ક્ષમતા, સૌંદર્ય શાસ્ત્ર અને સંરક્ષણને કારણે જીવનના તમામ પાસાઓમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.સ્માર્ટ કાપડ (જેને સ્માર્ટ કપડાં અથવા રોબોટિક કાપડ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે) નો રોબોટિક એપ્લિકેશન્સમાં તેમની મહાન સંભાવનાને કારણે સંશોધનમાં વધુને વધુ ઉપયોગ કરવામાં આવી રહ્યો છે20,52.સ્માર્ટ ટેક્સટાઈલ્સ નરમ વસ્તુઓ સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરવાના માનવ અનુભવને સુધારવાનું વચન આપે છે, તે ક્ષેત્રમાં એક નમૂનારૂપ પરિવર્તનની શરૂઆત કરે છે જ્યાં ચોક્કસ કાર્યો કરવા માટે પાતળા, લવચીક ફેબ્રિકની હિલચાલ અને દળોને નિયંત્રિત કરી શકાય છે.આ પેપરમાં, અમે અમારા તાજેતરના AMF49ના આધારે સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલના ઉત્પાદન માટેના બે અભિગમોની શોધ કરીએ છીએ: (1) પરંપરાગત કાપડ ઉત્પાદન તકનીકોનો ઉપયોગ કરીને સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ બનાવવા માટે સક્રિય યાર્ન તરીકે AMFનો ઉપયોગ કરો;(2) ઇચ્છિત ચળવળ અને વિકૃતિને ઉત્તેજીત કરવા માટે પરંપરાગત કાપડમાં સીધા જ AMF દાખલ કરો.
એએમએફમાં હાઇડ્રોલિક પાવર સપ્લાય કરવા માટે આંતરિક સિલિકોન ટ્યુબ અને તેના રેડિયલ વિસ્તરણને મર્યાદિત કરવા માટે બાહ્ય હેલિકલ કોઇલનો સમાવેશ થાય છે.આમ, જ્યારે દબાણ લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે AMF રેખાંશ રૂપે વિસ્તરે છે અને ત્યારબાદ દબાણ છોડવામાં આવે ત્યારે તેમની મૂળ લંબાઈ પર પાછા આવવા માટે સંકોચનશીલ દળોનું પ્રદર્શન કરે છે.તેઓ પરંપરાગત તંતુઓ જેવા જ ગુણધર્મો ધરાવે છે, જેમાં લવચીકતા, નાના વ્યાસ અને લાંબી લંબાઈનો સમાવેશ થાય છે.જો કે, AMF તેના પરંપરાગત સમકક્ષો કરતાં ચળવળ અને તાકાતની દ્રષ્ટિએ વધુ સક્રિય અને નિયંત્રિત છે.સ્માર્ટ કાપડમાં તાજેતરની ઝડપી પ્રગતિથી પ્રેરિત થઈને, અમે અહીં લાંબા સમયથી સ્થાપિત ફેબ્રિક મેન્યુફેક્ચરિંગ ટેક્નોલોજી (આકૃતિ 1) પર AMF લાગુ કરીને સ્માર્ટ ટેક્સટાઈલના ઉત્પાદન માટે ચાર મુખ્ય અભિગમો રજૂ કરીએ છીએ.
પ્રથમ રીત વણાટ છે.અમે પ્રતિક્રિયાશીલ ગૂંથેલા ફેબ્રિકના ઉત્પાદન માટે વેફ્ટ ગૂંથણકામ તકનીકનો ઉપયોગ કરીએ છીએ જે હાઇડ્રોલિક રીતે સક્રિય થાય ત્યારે એક દિશામાં ખુલે છે.ગૂંથેલી શીટ્સ ખૂબ જ સ્ટ્રેચી અને સ્ટ્રેચેબલ હોય છે પરંતુ ગૂંથેલી શીટ્સ કરતાં વધુ સરળતાથી ગૂંથાઈ જાય છે.નિયંત્રણ પદ્ધતિના આધારે, AMF વ્યક્તિગત પંક્તિઓ અથવા સંપૂર્ણ ઉત્પાદનો બનાવી શકે છે.ફ્લેટ શીટ્સ ઉપરાંત, ટ્યુબ્યુલર વણાટ પેટર્ન એએમએફ હોલો સ્ટ્રક્ચર્સના ઉત્પાદન માટે પણ યોગ્ય છે.બીજી પદ્ધતિ વણાટ છે, જ્યાં આપણે બે AMF નો ઉપયોગ લંબચોરસ વણેલી શીટ બનાવવા માટે કરીએ છીએ જે બે દિશામાં સ્વતંત્ર રીતે વિસ્તરી શકે છે.વણાયેલી શીટ્સ ગૂંથેલી શીટ્સ કરતાં વધુ નિયંત્રણ (બંને દિશામાં) પૂરી પાડે છે.અમે પરંપરાગત યાર્નમાંથી AMF પણ વણાટ કરી સરળ વણેલી શીટ બનાવીએ છીએ જે ફક્ત એક દિશામાં જ ઘા કરી શકાય છે.ત્રીજી પદ્ધતિ - રેડિયલ વિસ્તરણ - વણાટ તકનીકનો એક પ્રકાર છે, જેમાં એએમપી લંબચોરસમાં નહીં, પરંતુ સર્પાકારમાં સ્થિત છે, અને થ્રેડો રેડિયલ અવરોધ પ્રદાન કરે છે.આ કિસ્સામાં, વેણી ઇનલેટ દબાણ હેઠળ રેડિયલી રીતે વિસ્તરે છે.ચોથો અભિગમ એ છે કે ઇચ્છિત દિશામાં બેન્ડિંગ મોશન બનાવવા માટે પેસિવ ફેબ્રિકની શીટ પર AMFને વળગી રહેવું.અમે નિષ્ક્રિય બ્રેકઆઉટ બોર્ડને તેની ધારની આસપાસ AMF ચલાવીને સક્રિય બ્રેકઆઉટ બોર્ડમાં પુનઃરૂપરેખાંકિત કર્યું છે.AMF ની આ પ્રોગ્રામેબલ પ્રકૃતિ જૈવ-પ્રેરિત આકાર-રૂપાંતરિત નરમ રચનાઓ માટે અસંખ્ય શક્યતાઓ ખોલે છે જ્યાં આપણે નિષ્ક્રિય વસ્તુઓને સક્રિયમાં ફેરવી શકીએ છીએ.આ પદ્ધતિ સરળ, સરળ અને ઝડપી છે, પરંતુ પ્રોટોટાઇપની આયુષ્ય સાથે સમાધાન કરી શકે છે.વાચકને સાહિત્યમાં અન્ય અભિગમોનો ઉલ્લેખ કરવામાં આવે છે જે દરેક પેશીની મિલકત 21,33,34,35ની શક્તિ અને નબળાઈઓનું વિગત આપે છે.
પરંપરાગત કાપડ બનાવવા માટે વપરાતા મોટાભાગના થ્રેડો અથવા યાર્નમાં નિષ્ક્રિય રચનાઓ હોય છે.આ કાર્યમાં, અમે અમારા અગાઉ વિકસિત AMF નો ઉપયોગ કરીએ છીએ, જે મીટરની લંબાઈ અને સબમિલિમીટર વ્યાસ સુધી પહોંચી શકે છે, પરંપરાગત નિષ્ક્રિય ટેક્સટાઈલ યાર્નને AFM સાથે બદલવા માટે એપ્લિકેશનની વિશાળ શ્રેણી માટે બુદ્ધિશાળી અને સક્રિય કાપડ બનાવવા માટે.નીચેના વિભાગો સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ પ્રોટોટાઇપ બનાવવા માટેની વિગતવાર પદ્ધતિઓનું વર્ણન કરે છે અને તેમના મુખ્ય કાર્યો અને વર્તન રજૂ કરે છે.
અમે વેફ્ટ ગૂંથવાની ટેકનિક (ફિગ. 2A) નો ઉપયોગ કરીને ત્રણ AMF જર્સી હાથથી બનાવી છે.સામગ્રીની પસંદગી અને એએમએફ અને પ્રોટોટાઇપ્સ માટે વિગતવાર સ્પષ્ટીકરણો પદ્ધતિઓ વિભાગમાં મળી શકે છે.દરેક AMF એક વિન્ડિંગ પાથ (જેને રૂટ પણ કહેવાય છે) અનુસરે છે જે સપ્રમાણ લૂપ બનાવે છે.દરેક પંક્તિના લૂપ્સ તેમની ઉપર અને નીચે પંક્તિઓના લૂપ્સ સાથે નિશ્ચિત કરવામાં આવે છે.કોર્સ પર લંબરૂપ એક સ્તંભની રિંગ્સ શાફ્ટમાં જોડવામાં આવે છે.અમારા ગૂંથેલા પ્રોટોટાઇપમાં દરેક હરોળમાં સાત ટાંકા (અથવા સાત ટાંકા)ની ત્રણ પંક્તિઓ હોય છે.ઉપર અને નીચેની રિંગ્સ નિશ્ચિત નથી, તેથી અમે તેને સંબંધિત મેટલ સળિયા સાથે જોડી શકીએ છીએ.પરંપરાગત ગૂંથેલા કાપડ કરતાં ગૂંથેલા પ્રોટોટાઇપ્સ પરંપરાગત યાર્નની તુલનામાં AMFની ઊંચી જડતાને કારણે વધુ સરળતાથી શોધી શકાય છે.તેથી, અમે અડીને પંક્તિઓના લૂપ્સને પાતળા સ્થિતિસ્થાપક દોરીઓથી બાંધીએ છીએ.
વિવિધ AMF રૂપરેખાંકનો સાથે વિવિધ સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ પ્રોટોટાઇપ અમલમાં મૂકવામાં આવી રહ્યા છે.(A) ત્રણ AMF માંથી બનાવેલ ગૂંથેલી શીટ.(B) બે AMF ની દ્વિદિશ વણાયેલી શીટ.(C) AMF અને એક્રેલિક યાર્નમાંથી બનેલી એક દિશાહીન વણાયેલી શીટ 500g નો ભાર સહન કરી શકે છે, જે તેના વજન (2.6g) કરતા 192 ગણો છે.(D) રેડિયલ અવરોધ તરીકે એક AMF અને કોટન યાર્ન સાથે રેડિયલી વિસ્તૃત માળખું.વિગતવાર સ્પષ્ટીકરણો પદ્ધતિઓ વિભાગમાં મળી શકે છે.
જો કે નીટના ઝિગઝેગ લૂપ્સ જુદી જુદી દિશામાં વિસ્તરે છે, અમારી પ્રોટોટાઇપ ગૂંથણી મુસાફરીની દિશામાં મર્યાદાઓને કારણે દબાણ હેઠળ લૂપની દિશામાં મુખ્યત્વે વિસ્તરે છે.દરેક એએમએફની લંબાઈ ગૂંથેલી શીટના કુલ વિસ્તારના વિસ્તરણમાં ફાળો આપે છે.ચોક્કસ જરૂરિયાતો પર આધાર રાખીને, અમે ત્રણ અલગ-અલગ પ્રવાહી સ્ત્રોતો (આકૃતિ 2A) માંથી સ્વતંત્ર રીતે ત્રણ AMF ને નિયંત્રિત કરી શકીએ છીએ અથવા 1-થી-3 પ્રવાહી વિતરક દ્વારા એક પ્રવાહી સ્ત્રોતમાંથી એકસાથે નિયંત્રિત કરી શકીએ છીએ.અંજીર પર.2A ગૂંથેલા પ્રોટોટાઇપનું ઉદાહરણ બતાવે છે, જેનો પ્રારંભિક વિસ્તાર ત્રણ AMP (1.2 MPa) પર દબાણ લાગુ કરતી વખતે 35% વધ્યો છે.નોંધનીય રીતે, AMF તેની મૂળ લંબાઈના ઓછામાં ઓછા 250% નું ઉચ્ચ વિસ્તરણ હાંસલ કરે છે49 જેથી ગૂંથેલી શીટ્સ વર્તમાન આવૃત્તિઓ કરતાં પણ વધુ ખેંચાઈ શકે.
અમે સાદા વણાટ તકનીક (આકૃતિ 2B) નો ઉપયોગ કરીને બે એએમએફમાંથી બનેલી દ્વિદિશ વણાટ શીટ્સ પણ બનાવી છે.AMF વાર્પ અને વેફ્ટ જમણા ખૂણા પર એકબીજા સાથે જોડાયેલા હોય છે, જે એક સરળ ક્રિસ-ક્રોસ પેટર્ન બનાવે છે.અમારા પ્રોટોટાઇપ વણાટને સંતુલિત સાદા વણાટ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવ્યું હતું કારણ કે તાણ અને વેફ્ટ બંને યાર્ન સમાન યાર્નના કદમાંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા (વિગતો માટે પદ્ધતિઓ વિભાગ જુઓ).સામાન્ય થ્રેડોથી વિપરીત જે તીક્ષ્ણ ફોલ્ડ બનાવી શકે છે, લાગુ કરાયેલ AMF ને વણાટની પેટર્નના બીજા થ્રેડ પર પાછા ફરતી વખતે ચોક્કસ બેન્ડિંગ ત્રિજ્યાની જરૂર હોય છે.તેથી, પરંપરાગત વણાયેલા કાપડની સરખામણીમાં એએમપીમાંથી બનેલી વણાયેલી શીટ્સની ઘનતા ઓછી હોય છે.AMF-પ્રકાર S (બાહ્ય વ્યાસ 1.49 mm) ની ન્યૂનતમ બેન્ડિંગ ત્રિજ્યા 1.5 mm છે.ઉદાહરણ તરીકે, આ લેખમાં આપણે જે પ્રોટોટાઇપ વણાટ રજૂ કરીએ છીએ તેમાં 7×7 થ્રેડ પેટર્ન છે જ્યાં દરેક આંતરછેદ પાતળા સ્થિતિસ્થાપક દોરીની ગાંઠ વડે સ્થિર થાય છે.સમાન વણાટ તકનીકનો ઉપયોગ કરીને, તમે વધુ સેર મેળવી શકો છો.
જ્યારે અનુરૂપ AMF પ્રવાહી દબાણ મેળવે છે, ત્યારે વણાયેલી શીટ તેના વિસ્તારને તાણ અથવા વેફ્ટ દિશામાં વિસ્તૃત કરે છે.તેથી, અમે બે એએમપી પર લાગુ ઇનલેટ દબાણની માત્રાને સ્વતંત્ર રીતે બદલીને બ્રેઇડેડ શીટ (લંબાઈ અને પહોળાઈ) ના પરિમાણોને નિયંત્રિત કર્યું.અંજીર પર.2B એક વણાયેલ પ્રોટોટાઇપ બતાવે છે જે એક AMP (1.3 MPa) પર દબાણ લાગુ કરતી વખતે તેના મૂળ વિસ્તારના 44% સુધી વિસ્તરે છે.બે એએમએફ પર દબાણની એક સાથે ક્રિયા સાથે, વિસ્તાર 108% વધ્યો.
અમે એક જ AMF માંથી તાણ અને એક્રેલિક યાર્ન સાથે વેફ્ટ (આકૃતિ 2C) સાથે એક દિશાહીન વણેલી શીટ પણ બનાવી છે.એએમએફ સાત ઝિગઝેગ પંક્તિઓમાં ગોઠવાયેલા છે અને થ્રેડો એએમએફની આ પંક્તિઓને એકસાથે વણાટ કરીને ફેબ્રિકની લંબચોરસ શીટ બનાવે છે.આ વણાયેલ પ્રોટોટાઇપ ફિગ. 2B કરતાં વધુ ગીચ હતું, સોફ્ટ એક્રેલિક થ્રેડોને કારણે જે આખી શીટને સરળતાથી ભરી દે છે.કારણ કે આપણે ફક્ત એક AMF નો ઉપયોગ તાણ તરીકે કરીએ છીએ, વણેલી શીટ માત્ર દબાણ હેઠળ તાણ તરફ વિસ્તરી શકે છે.આકૃતિ 2C વણાયેલા પ્રોટોટાઇપનું ઉદાહરણ બતાવે છે જેનો પ્રારંભિક વિસ્તાર વધતા દબાણ (1.3 MPa) સાથે 65% વધે છે.વધુમાં, આ બ્રેઇડેડ ટુકડો (વજન 2.6 ગ્રામ) 500 ગ્રામનો ભાર ઉપાડી શકે છે, જે તેના સમૂહ કરતાં 192 ગણો છે.
લંબચોરસ વણાયેલી શીટ બનાવવા માટે AMF ને ઝિગઝેગ પેટર્નમાં ગોઠવવાને બદલે, અમે AMFનો સપાટ સર્પાકાર આકાર બનાવ્યો, જે પછી ગોળાકાર વણેલી શીટ (આકૃતિ 2D) બનાવવા માટે સુતરાઉ યાર્નથી ત્રિજ્યાત્મક રીતે બંધાયેલું હતું.AMF ની ઉચ્ચ કઠોરતા પ્લેટના ખૂબ જ મધ્ય પ્રદેશમાં તેના ભરવાને મર્યાદિત કરે છે.જો કે, આ પેડિંગ સ્થિતિસ્થાપક યાર્ન અથવા સ્થિતિસ્થાપક કાપડમાંથી બનાવી શકાય છે.હાઇડ્રોલિક દબાણ પ્રાપ્ત કર્યા પછી, AMP તેના રેખાંશ વિસ્તરણને શીટના રેડિયલ વિસ્તરણમાં ફેરવે છે.તે નોંધવું પણ યોગ્ય છે કે ફિલામેન્ટ્સની રેડિયલ મર્યાદાને કારણે સર્પાકાર આકારના બાહ્ય અને આંતરિક બંને વ્યાસમાં વધારો થાય છે.આકૃતિ 2D બતાવે છે કે 1 MPa ના લાગુ હાઇડ્રોલિક દબાણ સાથે, ગોળ શીટનો આકાર તેના મૂળ વિસ્તારના 25% સુધી વિસ્તરે છે.
અમે અહીં સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ બનાવવાનો બીજો અભિગમ રજૂ કરીએ છીએ જ્યાં અમે AMF ને ફેબ્રિકના સપાટ ટુકડા સાથે ગુંદર કરીએ છીએ અને તેને નિષ્ક્રિયથી સક્રિય રીતે નિયંત્રિત માળખામાં પુનઃરૂપરેખાંકિત કરીએ છીએ.બેન્ડિંગ ડ્રાઇવનું ડિઝાઇન ડાયાગ્રામ ફિગમાં બતાવવામાં આવ્યું છે.3A, જ્યાં એએમપીને મધ્યમાં ફોલ્ડ કરવામાં આવે છે અને એડહેસિવ તરીકે ડબલ-સાઇડ ટેપનો ઉપયોગ કરીને અવિભાજ્ય ફેબ્રિક (કોટન મલમલ ફેબ્રિક) ની પટ્ટી સાથે ગુંદર કરવામાં આવે છે.એકવાર સીલ કર્યા પછી, AMF ની ટોચ લંબાવવા માટે મુક્ત છે, જ્યારે નીચે ટેપ અને ફેબ્રિક દ્વારા મર્યાદિત છે, જેના કારણે સ્ટ્રીપ ફેબ્રિક તરફ વળે છે.અમે બેન્ડ એક્ટ્યુએટરના કોઈપણ ભાગને તેના પર ટેપની સ્ટ્રીપ ચોંટાડીને ગમે ત્યાં નિષ્ક્રિય કરી શકીએ છીએ.નિષ્ક્રિય સેગમેન્ટ ખસેડી શકતું નથી અને નિષ્ક્રિય સેગમેન્ટ બની જાય છે.
પરંપરાગત કાપડ પર AMF ચોંટાડીને કાપડને ફરીથી ગોઠવવામાં આવે છે.(A) એક અક્ષમ્ય ફેબ્રિક પર ફોલ્ડ કરેલ AMF ને ગ્લુ કરીને બનાવેલ બેન્ડિંગ ડ્રાઇવ માટે ડિઝાઇન કન્સેપ્ટ.(બી) એક્ટ્યુએટર પ્રોટોટાઇપનું બેન્ડિંગ.(C) સક્રિય ચાર પગવાળા રોબોટમાં લંબચોરસ કાપડનું પુનઃરૂપરેખાંકન.અસ્થિર ફેબ્રિક: કોટન જર્સી.સ્ટ્રેચ ફેબ્રિક: પોલિએસ્ટર.વિગતવાર સ્પષ્ટીકરણો પદ્ધતિઓ વિભાગમાં મળી શકે છે.
અમે વિવિધ લંબાઈના ઘણા પ્રોટોટાઈપ બેન્ડિંગ એક્ટ્યુએટર બનાવ્યા અને બેન્ડિંગ મોશન (આકૃતિ 3B) બનાવવા માટે તેમને હાઈડ્રોલિક્સ વડે દબાણ કર્યું.મહત્ત્વની વાત એ છે કે, AMFને સીધી રેખામાં મૂકી શકાય છે અથવા બહુવિધ થ્રેડો બનાવવા માટે ફોલ્ડ કરી શકાય છે અને પછી યોગ્ય સંખ્યામાં થ્રેડો સાથે બેન્ડિંગ ડ્રાઇવ બનાવવા માટે ફેબ્રિકમાં ગુંદર કરી શકાય છે.અમે નિષ્ક્રિય ટીશ્યુ શીટને સક્રિય ટેટ્રાપોડ સ્ટ્રક્ચર (આકૃતિ 3C) માં પણ રૂપાંતરિત કર્યું છે, જ્યાં અમે લંબચોરસ અક્ષમ પેશી (કોટન મલમલ ફેબ્રિક) ની સરહદોને રૂટ કરવા માટે AMF નો ઉપયોગ કર્યો છે.એએમપી ડબલ-સાઇડ ટેપના ટુકડા સાથે ફેબ્રિક સાથે જોડાયેલ છે.દરેક ધારની મધ્યમાં નિષ્ક્રિય બનવા માટે ટેપ કરવામાં આવે છે, જ્યારે ચાર ખૂણા સક્રિય રહે છે.સ્ટ્રેચ ફેબ્રિક ટોપ કવર (પોલિએસ્ટર) વૈકલ્પિક છે.જ્યારે દબાવવામાં આવે ત્યારે ફેબ્રિકના ચાર ખૂણા વળાંક આવે છે (પગ જેવા દેખાય છે).
અમે વિકસિત સ્માર્ટ કાપડના ગુણધર્મોનો જથ્થાત્મક અભ્યાસ કરવા માટે એક પરીક્ષણ બેન્ચ બનાવી છે (પદ્ધતિઓ વિભાગ અને પૂરક આકૃતિ S1 જુઓ).બધા નમૂનાઓ એએમએફના બનેલા હોવાથી, પ્રાયોગિક પરિણામોનો સામાન્ય વલણ (ફિગ. 4) એએમએફની મુખ્ય લાક્ષણિકતાઓ સાથે સુસંગત છે, એટલે કે, ઇનલેટ પ્રેશર આઉટલેટના વિસ્તરણના સીધા પ્રમાણસર અને કમ્પ્રેશન ફોર્સ સાથે વિપરિત પ્રમાણસર છે.જો કે, આ સ્માર્ટ કાપડમાં વિશિષ્ટ લક્ષણો હોય છે જે તેમની ચોક્કસ ગોઠવણીને પ્રતિબિંબિત કરે છે.
સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ રૂપરેખાંકનો દર્શાવે છે.(A, B) વણાયેલા શીટ્સ માટે ઇનલેટ પ્રેશર અને આઉટલેટ એલોન્ગેશન અને ફોર્સ માટે હિસ્ટેરેસિસ કર્વ્સ.(C) વણાયેલી શીટના વિસ્તારનું વિસ્તરણ.(D,E) નીટવેર માટે ઇનપુટ દબાણ અને આઉટપુટ વિસ્તરણ અને બળ વચ્ચેનો સંબંધ.(એફ) રેડિયલી વિસ્તરતી રચનાઓનું ક્ષેત્રફળ વિસ્તરણ.(G) બેન્ડિંગ ડ્રાઇવની ત્રણ અલગ અલગ લંબાઈના બેન્ડિંગ એંગલ.
વણાયેલી શીટની દરેક AMF લગભગ 30% વિસ્તરણ (ફિગ. 4A) પેદા કરવા માટે 1 MPa ના ઇનલેટ દબાણને આધિન હતી.અમે ઘણા કારણોસર સમગ્ર પ્રયોગ માટે આ થ્રેશોલ્ડ પસંદ કર્યું છે: (1) તેમના હિસ્ટેરેસીસ વળાંકો પર ભાર મૂકવા માટે નોંધપાત્ર વિસ્તરણ (આશરે 30%) બનાવવા માટે, (2) વિવિધ પ્રયોગો અને પુનઃઉપયોગી પ્રોટોટાઇપથી સાયકલ ચલાવવાને રોકવા માટે જે આકસ્મિક નુકસાન અથવા નિષ્ફળતામાં પરિણમે છે..ઉચ્ચ પ્રવાહી દબાણ હેઠળ.ડેડ ઝોન સ્પષ્ટપણે દૃશ્યમાન છે, અને ઇનલેટ દબાણ 0.3 MPa સુધી પહોંચે ત્યાં સુધી વેણી ગતિહીન રહે છે.દબાણ વિસ્તરણ હિસ્ટ્રેસીસ પ્લોટ પંમ્પિંગ અને રીલીઝિંગ તબક્કાઓ વચ્ચેનું મોટું અંતર દર્શાવે છે, જે દર્શાવે છે કે જ્યારે વણાયેલી શીટ તેની ગતિને વિસ્તરણથી સંકોચનમાં બદલે છે ત્યારે ઊર્જાનું નોંધપાત્ર નુકસાન થાય છે.(ફિગ. 4A).1 MPa નું ઇનલેટ દબાણ પ્રાપ્ત કર્યા પછી, વણાયેલી શીટ 5.6 N (ફિગ. 4B) નું સંકોચન બળ આપી શકે છે.પ્રેશર-ફોર્સ હિસ્ટેરેસીસ પ્લોટ એ પણ બતાવે છે કે રીસેટ કર્વ લગભગ પ્રેશર બિલ્ડ-અપ કર્વ સાથે ઓવરલેપ થાય છે.વણાયેલી શીટનું ક્ષેત્રફળ વિસ્તરણ 3D સપાટી પ્લોટ (આકૃતિ 4C) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, દરેક બે AMF પર લાગુ દબાણના જથ્થા પર આધારિત છે.પ્રયોગો એ પણ દર્શાવે છે કે વણાયેલી શીટ 66% નું વિસ્તાર વિસ્તરણ પેદા કરી શકે છે જ્યારે તેના વાર્પ અને વેફ્ટ AMF એક સાથે 1 MPa ના હાઇડ્રોલિક દબાણને આધિન હોય છે.
ગૂંથેલી શીટ માટેના પ્રાયોગિક પરિણામો તાણ-દબાણ ડાયાગ્રામ અને ઓવરલેપિંગ પ્રેશર-ફોર્સ કર્વ્સમાં વિશાળ હિસ્ટેરેસિસ ગેપ સહિત વણાયેલી શીટની સમાન પેટર્ન દર્શાવે છે.ગૂંથેલી શીટ 30% નું વિસ્તરણ દર્શાવે છે, જે પછી 1 MPa (ફિગ. 4D, E) ના ઇનલેટ દબાણ પર કમ્પ્રેશન ફોર્સ 9 N હતું.
ગોળ વણાયેલી શીટના કિસ્સામાં, 1 MPa (ફિગ. 4F) ના પ્રવાહી દબાણના સંપર્કમાં આવ્યા પછી પ્રારંભિક વિસ્તારની તુલનામાં તેનો પ્રારંભિક વિસ્તાર 25% વધ્યો છે.નમૂનાનું વિસ્તરણ શરૂ થાય તે પહેલાં, 0.7 MPa સુધીનો મોટો ઇનલેટ પ્રેશર ડેડ ઝોન છે.આ મોટા ડેડ ઝોનની અપેક્ષા રાખવામાં આવી હતી કારણ કે નમૂનાઓ મોટા AMF માંથી બનાવવામાં આવ્યા હતા જેને તેમના પ્રારંભિક તણાવને દૂર કરવા માટે વધુ દબાણની જરૂર હતી.અંજીર પર.4F એ પણ બતાવે છે કે પ્રકાશન વળાંક લગભગ દબાણ વધારવાના વળાંક સાથે એકરુપ છે, જ્યારે ડિસ્કની હિલચાલ સ્વિચ કરવામાં આવે ત્યારે થોડી ઉર્જા નુકશાન સૂચવે છે.
ત્રણ બેન્ડિંગ એક્ટ્યુએટર્સ (ટીશ્યુ રિકોન્ફિગરેશન) માટેના પ્રાયોગિક પરિણામો દર્શાવે છે કે તેમના હિસ્ટેરેસિસ વણાંકો સમાન પેટર્ન ધરાવે છે (આકૃતિ 4G), જ્યાં તેઓ ઉપાડતા પહેલા 0.2 MPa સુધીના ઇનલેટ પ્રેશર ડેડ ઝોનનો અનુભવ કરે છે.અમે ત્રણ બેન્ડિંગ ડ્રાઇવ્સ (L20, L30 અને L50 mm) પર સમાન પ્રમાણમાં પ્રવાહી (0.035 ml) લાગુ કર્યું.જો કે, દરેક એક્ટ્યુએટરે વિવિધ દબાણ શિખરોનો અનુભવ કર્યો અને વિવિધ બેન્ડિંગ એંગલ વિકસાવ્યા.L20 અને L30 mm એક્ટ્યુએટર્સે 0.72 અને 0.67 MPa ના ઇનલેટ દબાણનો અનુભવ કર્યો, જે અનુક્રમે 167° અને 194°ના બેન્ડિંગ એંગલ સુધી પહોંચે છે.સૌથી લાંબી બેન્ડિંગ ડ્રાઇવ (લંબાઈ 50 મીમી) 0.61 MPa ના દબાણનો સામનો કરી અને 236° ના મહત્તમ બેન્ડિંગ એંગલ સુધી પહોંચી.પ્રેશર એંગલ હિસ્ટેરેસીસ પ્લોટ પણ ત્રણેય બેન્ડિંગ ડ્રાઈવો માટે પ્રેશરાઈઝેશન અને રીલીઝ કર્વ વચ્ચે પ્રમાણમાં મોટા અંતરને જાહેર કરે છે.
ઉપરોક્ત સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલ રૂપરેખાંકનો માટે ઇનપુટ વોલ્યુમ અને આઉટપુટ ગુણધર્મો (વિસ્તરણ, બળ, વિસ્તાર વિસ્તરણ, બેન્ડિંગ એંગલ) વચ્ચેનો સંબંધ પૂરક આકૃતિ S2 માં શોધી શકાય છે.
અગાઉના વિભાગમાં પ્રાયોગિક પરિણામો સ્પષ્ટપણે લાગુ ઇનલેટ દબાણ અને AMF નમૂનાઓના આઉટલેટ વિસ્તરણ વચ્ચેના પ્રમાણસર સંબંધને દર્શાવે છે.AMB જેટલું મજબૂત તાણવાળું હોય છે, તેટલું વધુ વિસ્તરણ થાય છે અને તે વધુ સ્થિતિસ્થાપક ઊર્જા એકઠા કરે છે.તેથી, તે જેટલું વધારે સંકુચિત બળ આપે છે.પરિણામોએ એ પણ દર્શાવ્યું હતું કે જ્યારે ઇનલેટ દબાણ સંપૂર્ણપણે દૂર કરવામાં આવ્યું હતું ત્યારે નમૂનાઓ તેમના મહત્તમ કમ્પ્રેશન ફોર્સ સુધી પહોંચ્યા હતા.આ વિભાગનો હેતુ વિશ્લેષણાત્મક મોડેલિંગ અને પ્રાયોગિક ચકાસણી દ્વારા ગૂંથેલી અને વણાયેલી શીટ્સના વિસ્તરણ અને મહત્તમ સંકોચન બળ વચ્ચે સીધો સંબંધ સ્થાપિત કરવાનો છે.
એક એએમએફનું મહત્તમ સંકોચન બળ ફાઉટ (ઇનલેટ પ્રેશર P = 0 પર) રેફ 49 માં આપવામાં આવ્યું હતું અને નીચે પ્રમાણે ફરીથી રજૂ કરવામાં આવ્યું હતું:
તેમાંથી, α, E, અને A0 અનુક્રમે સ્ટ્રેચિંગ ફેક્ટર, યંગ્સ મોડ્યુલસ અને સિલિકોન ટ્યુબના ક્રોસ-વિભાગીય વિસ્તાર છે;k એ સર્પાકાર કોઇલનો જડતા ગુણાંક છે;x અને li ઓફસેટ અને પ્રારંભિક લંબાઈ છે.AMP, અનુક્રમે.
યોગ્ય સમીકરણ.(1) ઉદાહરણ તરીકે ગૂંથેલી અને વણાયેલી શીટ્સ લો (ફિગ. 5A, B).ગૂંથેલા ઉત્પાદન Fkv અને વણાયેલા ઉત્પાદન Fwh ના સંકોચન દળો અનુક્રમે સમીકરણ (2) અને (3) દ્વારા વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.
જ્યાં mk એ લૂપ્સની સંખ્યા છે, φp એ ઈન્જેક્શન દરમિયાન ગૂંથેલા ફેબ્રિકનો લૂપ એંગલ છે (ફિગ. 5A), mh એ થ્રેડોની સંખ્યા છે, θhp એ ઈન્જેક્શન દરમિયાન ગૂંથેલા ફેબ્રિકનો એન્ગેજમેન્ટ એંગલ છે (ફિગ. 5B), εkv εwh એ ગૂંથેલી શીટ અને વણાયેલી શીટની વિકૃતિ છે, F0 એ સર્પાકાર કોઇલનું પ્રારંભિક તાણ છે.સમીકરણની વિગતવાર વ્યુત્પત્તિ.(2) અને (3) સહાયક માહિતીમાં મળી શકે છે.
વિસ્તરણ-બળ સંબંધ માટે વિશ્લેષણાત્મક મોડેલ બનાવો.(A,B) અનુક્રમે ગૂંથેલી અને વણાયેલી શીટ્સ માટે વિશ્લેષણાત્મક મોડેલ ચિત્રો.(C,D) ગૂંથેલી અને વણાયેલી શીટ્સ માટે વિશ્લેષણાત્મક મોડેલો અને પ્રાયોગિક ડેટાની સરખામણી.RMSE રૂટ એટલે ચોરસ ભૂલ.
વિકસિત મોડલને ચકાસવા માટે, અમે ફિગ. 2A માં ગૂંથેલા પેટર્ન અને ફિગ 2B માં બ્રેઇડેડ નમૂનાઓનો ઉપયોગ કરીને વિસ્તરણ પ્રયોગો કર્યા.સંકોચન બળ 0% થી 50% દરેક લૉક કરેલ એક્સ્ટેંશન માટે 5% ઇન્ક્રીમેન્ટમાં માપવામાં આવ્યું હતું.પાંચ ટ્રાયલ્સનું સરેરાશ અને પ્રમાણભૂત વિચલન આકૃતિ 5C (નીટ) અને આકૃતિ 5D (નીટ) માં રજૂ કરવામાં આવ્યું છે.વિશ્લેષણાત્મક મોડેલના વણાંકો સમીકરણો દ્વારા વર્ણવવામાં આવે છે.પરિમાણો (2) અને (3) કોષ્ટકમાં આપવામાં આવ્યા છે.1. પરિણામો દર્શાવે છે કે વિશ્લેષણાત્મક મોડલ નીટવેર માટે 0.34 N ની રુટ મીન સ્ક્વેર એરર (RMSE) સાથે, વણાયેલા AMF H (આડી દિશા) માટે 0.21 N અને 0.17 N સાથે સમગ્ર વિસ્તરણ શ્રેણી પરના પ્રાયોગિક ડેટા સાથે સારા કરારમાં છે. વણાયેલા AMF માટે.વી (ઊભી દિશા).
મૂળભૂત હલનચલન ઉપરાંત, સૂચિત સ્માર્ટ કાપડને વધુ જટિલ હલનચલન જેમ કે એસ-બેન્ડ, રેડિયલ સંકોચન અને 2D થી 3D વિકૃતિ પ્રદાન કરવા માટે યાંત્રિક રીતે પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે.અમે અહીં ફ્લેટ સ્માર્ટ ટેક્સટાઇલને ઇચ્છિત માળખામાં પ્રોગ્રામ કરવા માટેની ઘણી પદ્ધતિઓ રજૂ કરીએ છીએ.
રેખીય દિશામાં ડોમેનને વિસ્તૃત કરવા ઉપરાંત, યુનિડાયરેક્શનલ વણાયેલી શીટ્સને મલ્ટિમોડલ મૂવમેન્ટ (ફિગ. 6A) બનાવવા માટે યાંત્રિક રીતે પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે.અમે બ્રેઇડેડ શીટના એક્સ્ટેંશનને બેન્ડિંગ મોશન તરીકે પુનઃરૂપરેખાંકિત કરીએ છીએ, તેના ચહેરામાંથી એક (ઉપર અથવા નીચે) સીવણ થ્રેડ સાથે સંકુચિત કરીએ છીએ.શીટ્સ દબાણ હેઠળ બાઉન્ડિંગ સપાટી તરફ વળે છે.અંજીર પર.6A એ વણાયેલા પેનલના બે ઉદાહરણો બતાવે છે જે S-આકારના બને છે જ્યારે એક અડધો ભાગ ઉપરની બાજુએ અને બીજો અડધો ભાગ નીચેની બાજુએ ખેંચાય છે.વૈકલ્પિક રીતે, તમે ગોળાકાર બેન્ડિંગ મોશન બનાવી શકો છો જ્યાં માત્ર આખો ચહેરો જ મર્યાદિત હોય.એક દિશાહીન બ્રેઇડેડ શીટને તેના બે છેડાને ટ્યુબ્યુલર સ્ટ્રક્ચરમાં જોડીને કમ્પ્રેશન સ્લીવમાં પણ બનાવી શકાય છે (ફિગ. 6B).સંકોચન પ્રદાન કરવા માટે વ્યક્તિની તર્જની પર સ્લીવ પહેરવામાં આવે છે, જે પીડાને દૂર કરવા અથવા પરિભ્રમણને સુધારવા માટે મસાજ ઉપચારનો એક પ્રકાર છે.શરીરના અન્ય ભાગો જેમ કે હાથ, હિપ્સ અને પગને ફિટ કરવા માટે તેને માપી શકાય છે.
એક દિશામાં શીટ્સ વણાટ કરવાની ક્ષમતા.(A) સીવણ થ્રેડોના આકારની પ્રોગ્રામેબિલિટીને કારણે વિકૃત રચનાઓનું નિર્માણ.(બી) ફિંગર કમ્પ્રેશન સ્લીવ.(C) બ્રેઇડેડ શીટનું બીજું સંસ્કરણ અને ફોરઆર્મ કમ્પ્રેશન સ્લીવ તરીકે તેનો અમલ.(D) AMF પ્રકાર M, એક્રેલિક યાર્ન અને વેલ્ક્રો સ્ટ્રેપમાંથી બનાવેલ અન્ય કમ્પ્રેશન સ્લીવ પ્રોટોટાઇપ.વિગતવાર સ્પષ્ટીકરણો પદ્ધતિઓ વિભાગમાં મળી શકે છે.
આકૃતિ 6C એક જ AMF અને સુતરાઉ યાર્નમાંથી બનેલી દિશાહીન વણાયેલી શીટનું બીજું ઉદાહરણ બતાવે છે.શીટ વિસ્તારમાં 45% (1.2 MPa પર) વિસ્તૃત થઈ શકે છે અથવા દબાણ હેઠળ ગોળાકાર ગતિનું કારણ બની શકે છે.અમે શીટના અંતમાં ચુંબકીય પટ્ટાઓ જોડીને ફોરઆર્મ કમ્પ્રેશન સ્લીવ બનાવવા માટે એક શીટ પણ સામેલ કરી છે.અન્ય પ્રોટોટાઇપ ફોરઆર્મ કમ્પ્રેશન સ્લીવ ફિગ. 6Dમાં બતાવવામાં આવ્યું છે, જેમાં મજબૂત કમ્પ્રેશન ફોર્સ બનાવવા માટે ટાઇપ M AMF (પદ્ધતિઓ જુઓ) અને એક્રેલિક યાર્નમાંથી યુનિડાયરેક્શનલ બ્રેઇડેડ શીટ્સ બનાવવામાં આવી હતી.અમે શીટ્સના છેડાને વેલ્ક્રો સ્ટ્રેપથી સજ્જ કર્યા છે જેથી સરળતાથી જોડાણ અને હાથના વિવિધ કદ માટે.
સંયમ તકનીક, જે રેખીય વિસ્તરણને બેન્ડિંગ ગતિમાં રૂપાંતરિત કરે છે, તે દ્વિદિશ વણાયેલી શીટ્સને પણ લાગુ પડે છે.અમે કપાસના થ્રેડોને તાણની એક બાજુએ વણાવીએ છીએ અને વેફ્ટ વણેલી શીટ્સ જેથી તે વિસ્તૃત ન થાય (ફિગ. 7A).આમ, જ્યારે બે એએમએફ એકબીજાથી સ્વતંત્ર રીતે હાઇડ્રોલિક દબાણ મેળવે છે, ત્યારે શીટ એક મનસ્વી ત્રિ-પરિમાણીય માળખું રચવા માટે દ્વિ-દિશામાં બેન્ડિંગ ગતિમાંથી પસાર થાય છે.અન્ય અભિગમમાં, અમે દ્વિદિશીય વણાયેલી શીટ્સ (આકૃતિ 7B) ની એક દિશાને મર્યાદિત કરવા માટે અક્ષમ યાર્નનો ઉપયોગ કરીએ છીએ.આમ, જ્યારે અનુરૂપ AMF દબાણ હેઠળ હોય ત્યારે શીટ સ્વતંત્ર બેન્ડિંગ અને સ્ટ્રેચિંગ હલનચલન કરી શકે છે.અંજીર પર.7B એ એક ઉદાહરણ બતાવે છે જેમાં દ્વિદિશીય બ્રેઇડેડ શીટને માનવ આંગળીના બે તૃતીયાંશ ભાગને બેન્ડિંગ ગતિ વડે લપેટીને નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે અને પછી તેની લંબાઈને લંબાવવા માટે બાકીના ભાગને સ્ટ્રેચિંગ ગતિ વડે આવરી લેવામાં આવે છે.શીટ્સની બે-માર્ગી હિલચાલ ફેશન ડિઝાઇન અથવા સ્માર્ટ કપડાંના વિકાસ માટે ઉપયોગી થઈ શકે છે.
દ્વિ-દિશામાં વણાયેલી શીટ, ગૂંથેલી શીટ અને રેડિયલી એક્સપાન્ડેબલ ડિઝાઇન ક્ષમતાઓ.(A) દ્વિ-દિશાત્મક વળાંક બનાવવા માટે દ્વિ-દિશામાં બંધાયેલ દ્વિ-દિશાત્મક વિકર પેનલ્સ.(B) એકદિશામાં અવરોધિત દ્વિપક્ષીય વિકર પેનલ ફ્લેક્સ અને વિસ્તરણ ઉત્પન્ન કરે છે.(C) અત્યંત સ્થિતિસ્થાપક ગૂંથેલી શીટ, જે સપાટીની વિવિધ વક્રતાને અનુરૂપ બની શકે છે અને ટ્યુબ્યુલર સ્ટ્રક્ચર પણ બનાવી શકે છે.(D) હાયપરબોલિક પેરાબોલિક આકાર (બટાકાની ચિપ્સ) ની રચના કરતી રેડિયલી વિસ્તરતી રચનાની મધ્ય રેખાનું સીમાંકન.
અમે ગૂંથેલા ભાગની ઉપરની અને નીચેની પંક્તિઓના બે અડીને આવેલા લૂપ્સને સીવિંગ થ્રેડ સાથે જોડી દીધા જેથી તે ગૂંચ ન પડે (ફિગ. 7C).આમ, વણાયેલી શીટ સંપૂર્ણપણે લવચીક હોય છે અને વિવિધ સપાટીના વળાંકોને સારી રીતે અપનાવે છે, જેમ કે માનવ હાથ અને હાથની ચામડીની સપાટી.અમે મુસાફરીની દિશામાં ગૂંથેલા ભાગના છેડાને જોડીને ટ્યુબ્યુલર માળખું (સ્લીવ) પણ બનાવી છે.સ્લીવ વ્યક્તિની તર્જની (ફિગ. 7C) ની આસપાસ સારી રીતે લપેટી જાય છે.વણાયેલા ફેબ્રિકની સિનુઓસિટી ઉત્તમ ફિટ અને ડિફોર્મેબિલિટી પૂરી પાડે છે, જે તેને સ્માર્ટ વસ્ત્રો (ગ્લોવ્ઝ, કમ્પ્રેશન સ્લીવ્ઝ), આરામ (ફિટ દ્વારા) અને રોગનિવારક અસર (કમ્પ્રેશન દ્વારા)માં ઉપયોગમાં સરળ બનાવે છે.
બહુવિધ દિશાઓમાં 2D રેડિયલ વિસ્તરણ ઉપરાંત, ગોળ વણાયેલી શીટ્સને 3D સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટે પણ પ્રોગ્રામ કરી શકાય છે.અમે તેના સમાન રેડિયલ વિસ્તરણને વિક્ષેપિત કરવા માટે એક્રેલિક યાર્ન વડે રાઉન્ડ વેણીની મધ્ય રેખાને મર્યાદિત કરી છે.પરિણામે, ગોળાકાર વણાયેલી શીટનો મૂળ સપાટ આકાર દબાણ પછી હાયપરબોલિક પેરાબોલિક આકાર (અથવા બટાકાની ચિપ્સ) માં રૂપાંતરિત થયો હતો (ફિગ. 7D).આ આકાર બદલવાની ક્ષમતાને લિફ્ટ મિકેનિઝમ, ઓપ્ટિકલ લેન્સ, મોબાઈલ રોબોટ લેગ્સ તરીકે લાગુ કરી શકાય છે અથવા ફેશન ડિઝાઇન અને બાયોનિક રોબોટ્સમાં ઉપયોગી થઈ શકે છે.
અમે નોન-સ્ટ્રેચ ફેબ્રિક (આકૃતિ 3) ની સ્ટ્રીપ પર AMF ને ગ્લુઇંગ કરીને ફ્લેક્સરલ ડ્રાઇવ બનાવવા માટે એક સરળ તકનીક વિકસાવી છે.અમે આ ખ્યાલનો ઉપયોગ શેપ પ્રોગ્રામેબલ થ્રેડો બનાવવા માટે કરીએ છીએ જ્યાં અમે ઇચ્છિત આકારો બનાવવા માટે એક AMFમાં બહુવિધ સક્રિય અને નિષ્ક્રિય વિભાગોને વ્યૂહાત્મક રીતે વિતરિત કરી શકીએ છીએ.અમે ચાર સક્રિય ફિલામેન્ટ બનાવ્યાં અને પ્રોગ્રામ કર્યાં જે તેમના આકારને સીધા અક્ષરથી બદલી શકે (UNSW) કારણ કે દબાણ વધ્યું હતું (પૂરક ફિગ. S4).આ સરળ પદ્ધતિ AMF ની વિકૃતિતાને 1D લાઇનને 2D આકારમાં અને કદાચ 3D સ્ટ્રક્ચરમાં ફેરવવાની મંજૂરી આપે છે.
સમાન અભિગમમાં, અમે સક્રિય ટેટ્રાપોડ (ફિગ. 8A) માં નિષ્ક્રિય સામાન્ય પેશીઓના ટુકડાને ફરીથી ગોઠવવા માટે એક જ AMF નો ઉપયોગ કર્યો.રૂટીંગ અને પ્રોગ્રામિંગ વિભાવનાઓ આકૃતિ 3C માં બતાવેલ સમાન છે.જો કે, લંબચોરસ શીટ્સને બદલે, તેઓએ ચતુર્ભુજ પેટર્ન (ટર્ટલ, કોટન મલમલ) સાથે કાપડનો ઉપયોગ કરવાનું શરૂ કર્યું.તેથી, પગ લાંબા હોય છે અને માળખું ઊંચું કરી શકાય છે.સ્ટ્રક્ચરની ઊંચાઈ ધીમે ધીમે દબાણ હેઠળ વધે છે જ્યાં સુધી તેના પગ જમીન પર લંબ ન હોય.જો ઇનલેટ પ્રેશર સતત વધતું રહે છે, તો પગ અંદરની તરફ નમી જશે, રચનાની ઊંચાઈ ઘટશે.ટેટ્રાપોડ્સ લોકોમોશન કરી શકે છે જો તેમના પગ દિશાહીન પેટર્નથી સજ્જ હોય ​​અથવા મોશન મેનીપ્યુલેશન વ્યૂહરચનાઓ સાથે બહુવિધ AMF નો ઉપયોગ કરે.સોફ્ટ લોકમોશન રોબોટ્સ વિવિધ કાર્યો માટે જરૂરી છે, જેમાં જંગલની આગ, ધરાશાયી થયેલી ઇમારતો અથવા જોખમી વાતાવરણમાંથી બચાવ અને મેડિકલ ડ્રગ ડિલિવરી રોબોટ્સનો સમાવેશ થાય છે.
આકાર-શિફ્ટિંગ સ્ટ્રક્ચર્સ બનાવવા માટે ફેબ્રિકને ફરીથી ગોઠવવામાં આવે છે.(A) AMF ને નિષ્ક્રિય ફેબ્રિક શીટની સરહદ પર ગુંદર કરો, તેને સ્ટીયરેબલ ચાર-પગવાળા માળખામાં ફેરવો.(BD) પેશી પુનઃરૂપરેખાંકનના બે અન્ય ઉદાહરણો, નિષ્ક્રિય પતંગિયા અને ફૂલોને સક્રિયમાં ફેરવે છે.નોન-સ્ટ્રેચ ફેબ્રિક: સાદા કોટન મલમલ.
અમે આ પેશી પુનઃરૂપરેખાંકન તકનીકની સરળતા અને વર્સેટિલિટીનો લાભ પણ લઈએ છીએ અને પુન: આકાર આપવા માટે બે વધારાના બાયોઈન્સાયર્ડ સ્ટ્રક્ચર્સ રજૂ કરીને (આંકડા 8B-D).રાઉટેબલ AMF સાથે, આ ફોર્મ-ડિફોર્મેબલ સ્ટ્રક્ચર્સને પેસિવ ટિશ્યુની શીટ્સથી એક્ટિવ અને સ્ટિયરેબલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં ફરીથી ગોઠવવામાં આવે છે.મોનાર્ક બટરફ્લાયથી પ્રેરિત થઈને, અમે બટરફ્લાય આકારના ફેબ્રિક (કોટન મલમલ)ના ટુકડા અને તેની પાંખો નીચે અટવાયેલા AMFના લાંબા ટુકડાનો ઉપયોગ કરીને પરિવર્તનશીલ બટરફ્લાય સ્ટ્રક્ચર બનાવ્યું.જ્યારે AMF દબાણ હેઠળ હોય છે, ત્યારે પાંખો ફોલ્ડ થાય છે.મોનાર્ક બટરફ્લાયની જેમ, બટરફ્લાય રોબોટની ડાબી અને જમણી પાંખો એ જ રીતે ફફડે છે કારણ કે તે બંને AMF દ્વારા નિયંત્રિત છે.બટરફ્લાય ફ્લૅપ્સ માત્ર પ્રદર્શન હેતુ માટે છે.તે સ્માર્ટ બર્ડ (ફેસ્ટો કોર્પ., યુએસએ)ની જેમ ઉડી શકતું નથી.અમે એક ફેબ્રિક ફૂલ (આકૃતિ 8D) પણ બનાવ્યું છે જેમાં દરેક પાંચ પાંખડીઓના બે સ્તરો છે.અમે પાંદડીઓની બાહ્ય ધાર પછી દરેક સ્તરની નીચે એએમએફ મૂક્યું.શરૂઆતમાં, ફૂલો સંપૂર્ણ ખીલે છે, બધી પાંખડીઓ સંપૂર્ણપણે ખુલ્લી હોય છે.દબાણ હેઠળ, એએમએફ પાંખડીઓની બેન્ડિંગ હિલચાલનું કારણ બને છે, જેના કારણે તે બંધ થાય છે.બે એએમએફ સ્વતંત્ર રીતે બે સ્તરોની હિલચાલને નિયંત્રિત કરે છે, જ્યારે એક સ્તરની પાંચ પાંખડીઓ એક જ સમયે ફ્લેક્સ થાય છે.