তরল-চালিত কৃত্রিম পেশী ফাইবার ব্যবহার করে স্মার্ট টেক্সটাইল

Nature.com পরিদর্শন করার জন্য আপনাকে ধন্যবাদ.আপনি সীমিত CSS সমর্থন সহ একটি ব্রাউজার সংস্করণ ব্যবহার করছেন।সেরা অভিজ্ঞতার জন্য, আমরা আপনাকে একটি আপডেট করা ব্রাউজার ব্যবহার করার পরামর্শ দিই (অথবা ইন্টারনেট এক্সপ্লোরারে সামঞ্জস্য মোড অক্ষম করুন)৷উপরন্তু, চলমান সমর্থন নিশ্চিত করার জন্য, আমরা স্টাইল এবং জাভাস্ক্রিপ্ট ছাড়া সাইট দেখাই।
একবারে তিনটি স্লাইডের একটি ক্যারোজেল প্রদর্শন করে৷একবারে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যেতে পূর্ববর্তী এবং পরবর্তী বোতামগুলি ব্যবহার করুন, অথবা একটি সময়ে তিনটি স্লাইডের মধ্য দিয়ে যেতে শেষে স্লাইডার বোতামগুলি ব্যবহার করুন৷
টেক্সটাইল এবং কৃত্রিম পেশীর সমন্বয়ে স্মার্ট টেক্সটাইল তৈরি করা বৈজ্ঞানিক এবং শিল্প উভয় সম্প্রদায়ের কাছ থেকে অনেক মনোযোগ আকর্ষণ করছে।স্মার্ট টেক্সটাইলগুলি কাঙ্ক্ষিত আন্দোলন এবং শক্তির জন্য সক্রিয় অ্যাকচুয়েশন প্রদান করার সময় অভিযোজিত আরাম এবং বস্তুর সাথে উচ্চ মাত্রার সামঞ্জস্য সহ অনেক সুবিধা প্রদান করে।এই নিবন্ধটি তরল-চালিত কৃত্রিম পেশী তন্তুগুলি বুনন, বুনন এবং আঠালো করার বিভিন্ন পদ্ধতি ব্যবহার করে তৈরি প্রোগ্রামযোগ্য স্মার্ট কাপড়ের একটি নতুন শ্রেণি উপস্থাপন করে।বোনা এবং বোনা টেক্সটাইল শীটগুলির প্রসারিত শক্তির অনুপাত বর্ণনা করার জন্য একটি গাণিতিক মডেল তৈরি করা হয়েছিল এবং তারপরে এর বৈধতা পরীক্ষামূলকভাবে পরীক্ষা করা হয়েছিল।নতুন "স্মার্ট" টেক্সটাইলটিতে উচ্চ নমনীয়তা, সামঞ্জস্যপূর্ণতা এবং যান্ত্রিক প্রোগ্রামিং বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যা বহু-মডাল আন্দোলন এবং বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বিকৃতি ক্ষমতা সক্ষম করে।পরীক্ষামূলক যাচাইয়ের মাধ্যমে বিভিন্ন স্মার্ট টেক্সটাইল প্রোটোটাইপ তৈরি করা হয়েছে, যার মধ্যে বিভিন্ন আকৃতি পরিবর্তনের ক্ষেত্রে যেমন প্রসারণ (65% পর্যন্ত), এলাকা সম্প্রসারণ (108%), রেডিয়াল সম্প্রসারণ (25%), এবং নমন গতি।বায়োমিমেটিক শেপিং স্ট্রাকচারের জন্য সক্রিয় কাঠামোতে প্যাসিভ প্রথাগত টিস্যুগুলির পুনর্বিন্যাস করার ধারণাটিও অন্বেষণ করা হচ্ছে।প্রস্তাবিত স্মার্ট টেক্সটাইলগুলি স্মার্ট পরিধানযোগ্য, হ্যাপটিক সিস্টেম, বায়োমিমেটিক সফ্ট রোবট এবং পরিধানযোগ্য ইলেকট্রনিক্সের বিকাশকে সহজতর করবে বলে আশা করা হচ্ছে।
স্ট্রাকচার্ড পরিবেশে কাজ করার সময় কঠোর রোবটগুলি কার্যকর, কিন্তু পরিবর্তিত পরিবেশের অজানা প্রসঙ্গে সমস্যা রয়েছে, যা অনুসন্ধান বা অন্বেষণে তাদের ব্যবহার সীমিত করে।বাহ্যিক কারণ এবং বৈচিত্র্যের সাথে মোকাবিলা করার জন্য প্রকৃতি আমাদের অনেক উদ্ভাবনী কৌশল দিয়ে বিস্মিত করে চলেছে।উদাহরণস্বরূপ, আরোহণকারী উদ্ভিদের টেন্ড্রিলগুলি একটি উপযুক্ত সমর্থনের সন্ধানে একটি অজানা পরিবেশ অন্বেষণ করার জন্য বাঁকানো এবং সর্পিল করার মতো মাল্টিমোডাল আন্দোলন করে।ভেনাস ফ্লাইট্র্যাপ (Dionaea muscipula) এর পাতায় সংবেদনশীল লোম থাকে যেগুলো যখন ট্রিগার হয়, তখন শিকার 2 ধরতে যায়।সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, দ্বি-মাত্রিক (2D) পৃষ্ঠ থেকে ত্রি-মাত্রিক (3D) আকারে দেহের বিকৃতি বা বিকৃতি যা জৈবিক কাঠামোর অনুকরণ করে একটি আকর্ষণীয় গবেষণার বিষয় হয়ে উঠেছে3,4।এই নরম রোবোটিক কনফিগারেশনগুলি পরিবর্তিত পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার জন্য আকৃতি পরিবর্তন করে, মাল্টিমোডাল লোকোমোশন সক্ষম করে এবং যান্ত্রিক কাজ সম্পাদনের জন্য শক্তি প্রয়োগ করে।তাদের নাগাল রোবোটিক্স অ্যাপ্লিকেশনের বিস্তৃত পরিসরে প্রসারিত হয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে deployables5, reconfigurable এবং self-folding robots6,7, biomedical devices8, vehicles9,10 এবং expanable electronics11।
প্রোগ্রামেবল ফ্ল্যাট প্লেটগুলি বিকাশের জন্য অনেক গবেষণা করা হয়েছে যেগুলি সক্রিয় হলে, জটিল ত্রিমাত্রিক কাঠামোতে রূপান্তরিত হয়3।বিকৃত কাঠামো তৈরির জন্য একটি সহজ ধারণা হল বিভিন্ন উপাদানের স্তরগুলিকে একত্রিত করা যা উদ্দীপকের সংস্পর্শে এলে ফ্লেক্স এবং কুঁচকে যায়।জানবাজ এট আল।14 এবং লি এট আল।15 তাপ-সংবেদনশীল মাল্টিমডাল ডিফর্মেবল রোবট তৈরি করতে এই ধারণাটি বাস্তবায়ন করেছে।উদ্দীপক-প্রতিক্রিয়াশীল উপাদানগুলিকে অন্তর্ভুক্ত করে অরিগামি-ভিত্তিক কাঠামোগুলি জটিল ত্রি-মাত্রিক কাঠামো তৈরি করতে ব্যবহার করা হয়েছে 16,17,18৷জৈবিক কাঠামোর morphogenesis দ্বারা অনুপ্রাণিত, Emmanuel et al.আকৃতি-বিকৃত ইলাস্টোমারগুলি একটি রাবার পৃষ্ঠের মধ্যে বায়ু চ্যানেলগুলিকে সংগঠিত করে তৈরি করা হয় যা চাপের অধীনে জটিল, নির্বিচারে ত্রিমাত্রিক আকারে রূপান্তরিত হয়।
টেক্সটাইল বা কাপড়ের বিকৃতকারী নরম রোবটগুলির মধ্যে একীকরণ হল আরেকটি নতুন ধারণা প্রকল্প যা ব্যাপক আগ্রহ তৈরি করেছে।টেক্সটাইল হল নরম এবং স্থিতিস্থাপক পদার্থ যা বুনন কৌশল দ্বারা সুতা থেকে তৈরি করা হয় যেমন বুনন, বুনন, ব্রেডিং বা গিঁট বুনন।নমনীয়তা, মাপসই, স্থিতিস্থাপকতা এবং শ্বাস-প্রশ্বাস সহ কাপড়ের আশ্চর্যজনক বৈশিষ্ট্যগুলি পোশাক থেকে চিকিৎসা অ্যাপ্লিকেশন 20 সব কিছুতে তাদের খুব জনপ্রিয় করে তোলে।রোবোটিক্স 21-এ টেক্সটাইল অন্তর্ভুক্ত করার জন্য তিনটি বিস্তৃত পদ্ধতি রয়েছে।প্রথম পন্থা হল টেক্সটাইলকে প্যাসিভ ব্যাকিং বা অন্যান্য উপাদানের ভিত্তি হিসেবে ব্যবহার করা।এই ক্ষেত্রে, প্যাসিভ টেক্সটাইলগুলি অনমনীয় উপাদানগুলি (মোটর, সেন্সর, পাওয়ার সাপ্লাই) বহন করার সময় ব্যবহারকারীর জন্য একটি আরামদায়ক ফিট প্রদান করে।বেশিরভাগ নরম পরিধানযোগ্য রোবট বা নরম এক্সোস্কেলটন এই পদ্ধতির অধীনে পড়ে।উদাহরণস্বরূপ, হাঁটার সহায়ক 22 এবং কনুই 23, 24, 25, হাত এবং আঙুলের সাহায্যের জন্য নরম পরিধানযোগ্য গ্লাভস 26 এবং বায়োনিক সফট রোবট 27 এর জন্য নরম পরিধানযোগ্য এক্সোস্কেলটন।
দ্বিতীয় পদ্ধতি হল নরম রোবোটিক ডিভাইসের প্যাসিভ এবং সীমিত উপাদান হিসেবে টেক্সটাইল ব্যবহার করা।টেক্সটাইল ভিত্তিক অ্যাকচুয়েটরগুলি এই বিভাগে পড়ে, যেখানে ফ্যাব্রিক সাধারণত একটি বাইরের পাত্র হিসাবে তৈরি করা হয় যাতে ভিতরের পায়ের পাতার মোজাবিশেষ বা চেম্বার থাকে যা একটি নরম ফাইবার রিইনফোর্সড অ্যাকচুয়েটর গঠন করে।বাহ্যিক বায়ুসংক্রান্ত বা হাইড্রোলিক উত্সের অধীন হলে, এই নরম অ্যাকচুয়েটরগুলি তাদের মূল গঠন এবং কনফিগারেশনের উপর নির্ভর করে লম্বা করা, বাঁকানো বা মোচড়ানো সহ আকৃতিতে পরিবর্তন করে।উদাহরণস্বরূপ, তালমান এট আল।অর্থোপেডিক গোড়ালি পোশাক, ফ্যাব্রিক পকেটের একটি সিরিজ সমন্বিত, গাইট28 পুনরুদ্ধার করার জন্য প্ল্যান্টার বাঁককে সহজ করার জন্য চালু করা হয়েছে।বিভিন্ন এক্সটেনসিবিলিটি সহ টেক্সটাইল স্তরগুলিকে অ্যানিসোট্রপিক আন্দোলন তৈরি করতে একত্রিত করা যেতে পারে 29।OmniSkins – বিভিন্ন ধরনের সফট অ্যাকচুয়েটর এবং সাবস্ট্রেট উপকরণ থেকে তৈরি নরম রোবোটিক স্কিনগুলি প্যাসিভ বস্তুকে বহুমুখী সক্রিয় রোবটে রূপান্তর করতে পারে যা বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মাল্টি-মডাল আন্দোলন এবং বিকৃতি সম্পাদন করতে পারে।ঝু এট আল।একটি তরল টিস্যু পেশী শীট 31 তৈরি করেছে যা দীর্ঘতা, নমন এবং বিভিন্ন বিকৃতির গতি তৈরি করতে পারে।বাকনার এট আল।কার্যকরী ফাইবারগুলিকে প্রচলিত টিস্যুতে একীভূত করে রোবোটিক টিস্যু তৈরি করতে একাধিক ফাংশন যেমন অ্যাকচুয়েশন, সেন্সিং এবং পরিবর্তনশীল দৃঢ়তা32।এই বিষয়শ্রেণীতে অন্তর্ভুক্ত অন্যান্য পদ্ধতি এই কাগজপত্র 21, 33, 34, 35 পাওয়া যাবে.
সফ্ট রোবোটিক্সের ক্ষেত্রে টেক্সটাইলের উচ্চতর বৈশিষ্ট্যগুলিকে কাজে লাগানোর একটি সাম্প্রতিক পদ্ধতি হল প্রথাগত টেক্সটাইল উত্পাদন পদ্ধতি যেমন বুনন, বুনন এবং বয়ন পদ্ধতি 21,36,37 ব্যবহার করে স্মার্ট টেক্সটাইল তৈরি করতে প্রতিক্রিয়াশীল বা উদ্দীপক-প্রতিক্রিয়াশীল ফিলামেন্ট ব্যবহার করা।উপাদানের গঠনের উপর নির্ভর করে, প্রতিক্রিয়াশীল সুতা বৈদ্যুতিক, তাপীয় বা চাপের ক্রিয়াকলাপের শিকার হলে আকৃতির পরিবর্তন ঘটায়, যা ফ্যাব্রিকের বিকৃতি ঘটায়।এই পদ্ধতিতে, যেখানে ঐতিহ্যবাহী টেক্সটাইলগুলি একটি নরম রোবোটিক সিস্টেমে একীভূত হয়, সেখানে টেক্সটাইলের পুনর্নির্মাণ বাইরের স্তরের পরিবর্তে ভিতরের স্তরে (সুতা) ঘটে।যেমন, স্মার্ট টেক্সটাইলগুলি মাল্টিমডাল আন্দোলন, প্রোগ্রামেবল বিকৃতি, প্রসারিতযোগ্যতা এবং কঠোরতা সামঞ্জস্য করার ক্ষমতার ক্ষেত্রে চমৎকার হ্যান্ডলিং অফার করে।উদাহরণস্বরূপ, শেপ মেমরি অ্যালয় (SMAs) এবং শেপ মেমরি পলিমার (SMPs) কাপড়ের মধ্যে একত্রিত করা যেতে পারে যাতে তাপীয় উদ্দীপনার মাধ্যমে তাদের আকৃতি সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যায়, যেমন হেমিং 38, বলি অপসারণ36,39, স্পর্শকাতর এবং স্পর্শকাতর প্রতিক্রিয়া40,41, সেইসাথে অভিযোজিত পরিধানযোগ্য পোশাক।ডিভাইস 42।যাইহোক, গরম এবং শীতল করার জন্য তাপ শক্তির ব্যবহার ধীর প্রতিক্রিয়া এবং কঠিন ঠান্ডা এবং নিয়ন্ত্রণের ফলে।অতি সম্প্রতি, হিরামিতসু এট আল।ম্যাককিবেনের সূক্ষ্ম পেশী43,44, বায়ুসংক্রান্ত কৃত্রিম পেশী, তাঁত কাঠামো পরিবর্তন করে বিভিন্ন ধরনের সক্রিয় টেক্সটাইল তৈরি করতে ওয়ার্প সুতা হিসাবে ব্যবহৃত হয়।যদিও এই পদ্ধতিটি উচ্চ শক্তি প্রদান করে, ম্যাককিবেন পেশীর প্রকৃতির কারণে, এর প্রসারণের হার সীমিত (<50%) এবং ছোট আকার অর্জন করা যায় না (ব্যাস <0.9 মিমি)।উপরন্তু, তীক্ষ্ণ কোণার প্রয়োজন এমন বুনন পদ্ধতি থেকে স্মার্ট টেক্সটাইল প্যাটার্ন তৈরি করা কঠিন।একটি বিস্তৃত পরিসরের স্মার্ট টেক্সটাইল তৈরি করতে, মাজিজ এট আল।ইলেক্ট্রোঅ্যাকটিভ পরিধানযোগ্য টেক্সটাইলগুলি ইলেক্ট্রোসেনসিটিভ পলিমার থ্রেড 46 বুনন এবং বুননের মাধ্যমে তৈরি করা হয়েছে।
সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, একটি নতুন ধরনের থার্মোসেনসিটিভ কৃত্রিম পেশী আবির্ভূত হয়েছে, যা অত্যন্ত বাঁকানো, সস্তা পলিমার ফাইবার 47,48 থেকে নির্মিত।এই ফাইবারগুলি বাণিজ্যিকভাবে পাওয়া যায় এবং সহজে সাশ্রয়ী মূল্যের স্মার্ট কাপড় তৈরি করার জন্য বুনন বা বুননে অন্তর্ভুক্ত করা হয়।অগ্রগতি সত্ত্বেও, এই নতুন তাপ-সংবেদনশীল টেক্সটাইলগুলি গরম এবং শীতল করার প্রয়োজনের কারণে সীমিত প্রতিক্রিয়ার সময় রয়েছে (যেমন তাপমাত্রা-নিয়ন্ত্রিত টেক্সটাইল) বা জটিল বোনা এবং বোনা প্যাটার্ন তৈরি করতে অসুবিধা যা পছন্দসই বিকৃতি এবং নড়াচড়া তৈরি করতে প্রোগ্রাম করা যেতে পারে। .উদাহরণগুলির মধ্যে রয়েছে রেডিয়াল সম্প্রসারণ, 2D থেকে 3D আকৃতির রূপান্তর, বা দ্বি-দিকীয় সম্প্রসারণ, যা আমরা এখানে অফার করছি।
এই পূর্বোক্ত সমস্যাগুলি কাটিয়ে উঠতে, এই নিবন্ধটি আমাদের সম্প্রতি চালু করা নরম কৃত্রিম পেশী ফাইবার (AMF)49,50,51 থেকে তৈরি একটি নতুন তরল চালিত স্মার্ট টেক্সটাইল উপস্থাপন করে।AMFগুলি অত্যন্ত নমনীয়, পরিমাপযোগ্য এবং 0.8 মিমি ব্যাস এবং বড় দৈর্ঘ্যে (অন্তত 5000 মিমি) হ্রাস করা যেতে পারে, একটি উচ্চ আকৃতির অনুপাত (দৈর্ঘ্য থেকে ব্যাস) পাশাপাশি উচ্চ প্রসারণ (অন্তত 245%), উচ্চ শক্তি প্রদান করে দক্ষতা, 20Hz দ্রুত প্রতিক্রিয়া কম)।স্মার্ট টেক্সটাইল তৈরি করতে, আমরা বুনন এবং বুনন কৌশলগুলির মাধ্যমে 2D সক্রিয় পেশী স্তর গঠন করতে একটি সক্রিয় সুতা হিসাবে AMF ব্যবহার করি।আমরা পরিমাণগতভাবে এই "স্মার্ট" টিস্যুগুলির সম্প্রসারণের হার এবং সংকোচন বল অধ্যয়ন করেছি তরল পরিমাণ এবং চাপের পরিপ্রেক্ষিতে।বোনা এবং বোনা শীটগুলির জন্য প্রসারণ শক্তি সম্পর্ক স্থাপনের জন্য বিশ্লেষণাত্মক মডেলগুলি তৈরি করা হয়েছে।আমরা মাল্টিমোডাল আন্দোলনের জন্য স্মার্ট টেক্সটাইলের জন্য বেশ কয়েকটি যান্ত্রিক প্রোগ্রামিং কৌশল বর্ণনা করি, যার মধ্যে দ্বি-দিকীয় এক্সটেনশন, বাঁকানো, রেডিয়াল সম্প্রসারণ এবং 2D থেকে 3D তে রূপান্তর করার ক্ষমতা সহ।আমাদের পদ্ধতির শক্তি প্রদর্শনের জন্য, আমরা AMF-কে বাণিজ্যিক কাপড় বা টেক্সটাইলগুলিতে সংহত করব যাতে তাদের কনফিগারেশন প্যাসিভ থেকে সক্রিয় কাঠামোতে পরিবর্তন করে যা বিভিন্ন বিকৃতি ঘটায়।আমরা বেশ কয়েকটি পরীক্ষামূলক পরীক্ষার বেঞ্চেও এই ধারণাটি প্রদর্শন করেছি, যার মধ্যে রয়েছে প্রজাপতি, চতুর্ভুজ কাঠামো এবং ফুলের মতো বস্তুর আকৃতিতে পছন্দসই অক্ষর তৈরি করতে থ্রেডের প্রোগ্রামেবল বাঁকানো এবং জৈবিক কাঠামোর আকৃতি পরিবর্তন করা।
টেক্সটাইল হল নমনীয় দ্বি-মাত্রিক কাঠামো যা আন্তঃবোনা এক-মাত্রিক থ্রেড যেমন সুতা, থ্রেড এবং ফাইবার থেকে গঠিত হয়।টেক্সটাইল মানবজাতির প্রাচীনতম প্রযুক্তিগুলির মধ্যে একটি এবং এর স্বাচ্ছন্দ্য, অভিযোজনযোগ্যতা, শ্বাস-প্রশ্বাস, নান্দনিকতা এবং সুরক্ষার কারণে জীবনের সকল ক্ষেত্রে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।স্মার্ট টেক্সটাইল (স্মার্ট জামাকাপড় বা রোবোটিক কাপড় নামেও পরিচিত) রোবোটিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে তাদের দুর্দান্ত সম্ভাবনার কারণে ক্রমবর্ধমানভাবে গবেষণায় ব্যবহৃত হচ্ছে 20,52।স্মার্ট টেক্সটাইলগুলি নরম বস্তুর সাথে মিথস্ক্রিয়া করার মানুষের অভিজ্ঞতাকে উন্নত করার প্রতিশ্রুতি দেয়, যেখানে একটি প্যারাডাইম পরিবর্তনের সূচনা করে যেখানে পাতলা, নমনীয় ফ্যাব্রিকের নড়াচড়া এবং শক্তিগুলি নির্দিষ্ট কাজগুলি সম্পাদন করতে নিয়ন্ত্রণ করা যায়।এই কাগজে, আমরা আমাদের সাম্প্রতিক AMF49-এর উপর ভিত্তি করে স্মার্ট টেক্সটাইল উৎপাদনের জন্য দুটি পদ্ধতির অন্বেষণ করি: (1) ঐতিহ্যবাহী টেক্সটাইল উত্পাদন প্রযুক্তি ব্যবহার করে স্মার্ট টেক্সটাইল তৈরি করতে একটি সক্রিয় সুতা হিসাবে AMF ব্যবহার করুন;(2) পছন্দসই নড়াচড়া এবং বিকৃতিকে উদ্দীপিত করতে প্রথাগত কাপড়ে সরাসরি AMF সন্নিবেশ করুন।
AMF হাইড্রোলিক শক্তি সরবরাহ করার জন্য একটি অভ্যন্তরীণ সিলিকন টিউব এবং এর রেডিয়াল প্রসারণ সীমিত করার জন্য একটি বাহ্যিক হেলিকাল কয়েল নিয়ে গঠিত।এইভাবে, যখন চাপ প্রয়োগ করা হয় তখন AMFগুলি দ্রাঘিমাংশে লম্বা হয় এবং পরবর্তীতে চাপ নির্গত হলে তাদের মূল দৈর্ঘ্যে ফিরে আসার জন্য সংকোচনশীল শক্তি প্রদর্শন করে।তাদের নমনীয়তা, ছোট ব্যাস এবং দীর্ঘ দৈর্ঘ্য সহ ঐতিহ্যগত তন্তুগুলির মতো বৈশিষ্ট্য রয়েছে।যাইহোক, AMF তার প্রচলিত সমকক্ষদের তুলনায় আন্দোলন এবং শক্তির দিক থেকে বেশি সক্রিয় এবং নিয়ন্ত্রিত।স্মার্ট টেক্সটাইলের সাম্প্রতিক দ্রুত অগ্রগতির দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে, এখানে আমরা একটি দীর্ঘ-স্থাপিত ফ্যাব্রিক উত্পাদন প্রযুক্তিতে AMF প্রয়োগ করে স্মার্ট টেক্সটাইল উত্পাদন করার জন্য চারটি প্রধান পদ্ধতি উপস্থাপন করছি (চিত্র 1)।
প্রথম উপায় বয়ন হয়।আমরা একটি প্রতিক্রিয়াশীল বোনা ফ্যাব্রিক তৈরি করতে ওয়েফট বুনন প্রযুক্তি ব্যবহার করি যা হাইড্রোলিকভাবে কার্যকর হলে এক দিকে উদ্ভাসিত হয়।বোনা শীটগুলি খুব প্রসারিত এবং প্রসারিত হয় তবে বোনা চাদরের চেয়ে আরও সহজে উন্মোচন করার প্রবণতা রয়েছে।নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতির উপর নির্ভর করে, AMF পৃথক সারি বা সম্পূর্ণ পণ্য গঠন করতে পারে।ফ্ল্যাট শীট ছাড়াও, টিউবুলার বুনন প্যাটার্নগুলিও AMF ফাঁপা কাঠামো তৈরির জন্য উপযুক্ত।দ্বিতীয় পদ্ধতিটি হল বুনন, যেখানে আমরা দুটি AMF ব্যবহার করি ওয়ার্প এবং ওয়েফট হিসাবে একটি আয়তক্ষেত্রাকার বোনা শীট তৈরি করতে যা স্বাধীনভাবে দুটি দিকে প্রসারিত হতে পারে।বোনা শীটগুলি বোনা চাদরের চেয়ে বেশি নিয়ন্ত্রণ (উভয় দিকে) প্রদান করে।আমরা ঐতিহ্যবাহী সুতা থেকে AMF বোনা একটি সহজ বোনা শীট তৈরি করতে যা শুধুমাত্র একটি দিক থেকে ক্ষতবিক্ষত করা যায়।তৃতীয় পদ্ধতি - রেডিয়াল সম্প্রসারণ - হ'ল বয়ন কৌশলের একটি বৈকল্পিক, যেখানে এএমপিগুলি একটি আয়তক্ষেত্রে নয়, একটি সর্পিলে অবস্থিত এবং থ্রেডগুলি রেডিয়াল সীমাবদ্ধতা প্রদান করে।এই ক্ষেত্রে, বিনুনি খাঁড়ি চাপ অধীনে তেজস্ক্রিয়ভাবে প্রসারিত হয়।একটি চতুর্থ পন্থা হল AMF কে প্যাসিভ ফ্যাব্রিকের একটি শীটে আটকে রাখা যাতে কাঙ্খিত দিকে একটি নমন গতি তৈরি করা যায়।আমরা প্যাসিভ ব্রেকআউট বোর্ডটিকে একটি সক্রিয় ব্রেকআউট বোর্ডে পুনরায় কনফিগার করেছি এর প্রান্তের চারপাশে AMF চালিয়ে।AMF-এর এই প্রোগ্রামযোগ্য প্রকৃতি জৈব-অনুপ্রাণিত আকৃতি-রূপান্তরকারী নরম কাঠামোর জন্য অগণিত সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে যেখানে আমরা নিষ্ক্রিয় বস্তুগুলিকে সক্রিয় বস্তুতে পরিণত করতে পারি।এই পদ্ধতিটি সহজ, সহজ এবং দ্রুত, কিন্তু প্রোটোটাইপের দীর্ঘায়ুকে আপস করতে পারে।পাঠককে সাহিত্যের অন্যান্য পদ্ধতির উল্লেখ করা হয় যা প্রতিটি টিস্যু সম্পত্তির শক্তি এবং দুর্বলতাগুলি বিস্তারিত করে 21,33,34,35।
ঐতিহ্যবাহী কাপড় তৈরিতে ব্যবহৃত বেশিরভাগ থ্রেড বা সুতা প্যাসিভ স্ট্রাকচার ধারণ করে।এই কাজে, আমরা আমাদের পূর্বে তৈরি করা AMF ব্যবহার করি, যা মিটারের দৈর্ঘ্য এবং সাবমিলিমিটার ব্যাস পর্যন্ত পৌঁছতে পারে, প্রথাগত প্যাসিভ টেক্সটাইল সুতাগুলিকে AFM দিয়ে প্রতিস্থাপন করে বিস্তৃত অ্যাপ্লিকেশনের জন্য বুদ্ধিমান এবং সক্রিয় কাপড় তৈরি করতে।নিম্নলিখিত বিভাগগুলি স্মার্ট টেক্সটাইল প্রোটোটাইপ তৈরির জন্য বিস্তারিত পদ্ধতি বর্ণনা করে এবং তাদের প্রধান কার্যাবলী এবং আচরণ উপস্থাপন করে।
আমরা ওয়েফট বুনন কৌশল (চিত্র 2A) ব্যবহার করে তিনটি AMF জার্সি তৈরি করেছি।AMF এবং প্রোটোটাইপের জন্য উপাদান নির্বাচন এবং বিস্তারিত বিবরণ পদ্ধতি বিভাগে পাওয়া যাবে।প্রতিটি AMF একটি ঘুর পথ অনুসরণ করে (একটি রুটও বলা হয়) যা একটি প্রতিসম লুপ গঠন করে।প্রতিটি সারির লুপগুলি উপরে এবং নীচের সারির লুপগুলির সাথে স্থির করা হয়েছে।কোর্সের লম্ব একটি কলামের রিংগুলি একটি খাদে একত্রিত হয়।আমাদের বোনা প্রোটোটাইপ প্রতিটি সারিতে সাতটি সেলাই (বা সাতটি সেলাই) তিনটি সারি নিয়ে গঠিত।উপরের এবং নীচের রিংগুলি স্থির নয়, তাই আমরা সেগুলিকে সংশ্লিষ্ট ধাতব রডগুলির সাথে সংযুক্ত করতে পারি।প্রচলিত সুতার তুলনায় AMF-এর উচ্চ দৃঢ়তার কারণে বোনা প্রোটোটাইপগুলি প্রচলিত বোনা কাপড়ের তুলনায় আরও সহজে উদ্ঘাটিত হয়।অতএব, আমরা পাতলা ইলাস্টিক কর্ড দিয়ে সংলগ্ন সারির লুপগুলি বেঁধেছি।
বিভিন্ন স্মার্ট টেক্সটাইল প্রোটোটাইপ বিভিন্ন AMF কনফিগারেশনের সাথে বাস্তবায়িত হচ্ছে।(A) তিনটি AMF থেকে তৈরি বোনা শীট।(B) দুটি AMF এর দ্বিমুখী বোনা শীট।(C) AMF এবং এক্রাইলিক সুতা থেকে তৈরি একটি একমুখী বোনা শীট 500g এর ভার বহন করতে পারে, যা এর ওজনের 192 গুণ (2.6g)।(D) রেডিয়াল সীমাবদ্ধতা হিসাবে একটি AMF এবং তুলার সুতা সহ র্যাডিয়ালি প্রসারিত কাঠামো।বিস্তারিত স্পেসিফিকেশন পদ্ধতি বিভাগে পাওয়া যাবে.
যদিও একটি নিটের জিগজ্যাগ লুপগুলি বিভিন্ন দিকে প্রসারিত হতে পারে, তবে আমাদের প্রোটোটাইপ বুনা প্রাথমিকভাবে চাপের মধ্যে লুপের দিকে প্রসারিত হয় যা ভ্রমণের দিকের সীমাবদ্ধতার কারণে।প্রতিটি AMF এর দৈর্ঘ্য বোনা শীটের মোট এলাকা সম্প্রসারণে অবদান রাখে।নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে, আমরা তিনটি ভিন্ন তরল উৎস (চিত্র 2A) থেকে বা একই সাথে একটি 1-থেকে-3 তরল পরিবেশকের মাধ্যমে তিনটি AMF-কে স্বাধীনভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে পারি।ডুমুর উপর.2A একটি বোনা প্রোটোটাইপের একটি উদাহরণ দেখায়, যার প্রাথমিক ক্ষেত্রটি তিনটি AMP (1.2 MPa) এ চাপ প্রয়োগ করার সময় 35% বৃদ্ধি পেয়েছে।উল্লেখযোগ্যভাবে, AMF তার মূল দৈর্ঘ্যের কমপক্ষে 250% উচ্চ প্রসারণ অর্জন করে49 তাই বোনা শীট বর্তমান সংস্করণের তুলনায় আরও বেশি প্রসারিত করতে পারে।
আমরা প্লেইন বুনন কৌশল (চিত্র 2B) ব্যবহার করে দুটি AMF থেকে গঠিত দ্বিমুখী বুনন শীটও তৈরি করেছি।AMF ওয়ার্প এবং ওয়েফট সমকোণে পরস্পর সংযুক্ত থাকে, যা একটি সাধারণ ক্রিস-ক্রস প্যাটার্ন তৈরি করে।আমাদের প্রোটোটাইপ বুননকে একটি সুষম প্লেইন বুনন হিসাবে শ্রেণীবদ্ধ করা হয়েছিল কারণ ওয়ার্প এবং ওয়েফ্ট সুতা উভয়ই একই সুতার আকার থেকে তৈরি করা হয়েছিল (বিশদ বিবরণের জন্য পদ্ধতি বিভাগ দেখুন)।ধারালো ভাঁজ তৈরি করতে পারে এমন সাধারণ থ্রেডের বিপরীতে, বয়ন প্যাটার্নের অন্য থ্রেডে ফিরে আসার সময় প্রয়োগকৃত AMF-এর একটি নির্দিষ্ট নমন ব্যাসার্ধের প্রয়োজন হয়।অতএব, এএমপি থেকে তৈরি বোনা চাদরের ঘনত্ব প্রচলিত বোনা টেক্সটাইলের তুলনায় কম।AMF-টাইপ S (বাইরের ব্যাস 1.49 মিমি) এর ন্যূনতম বাঁকানো ব্যাসার্ধ 1.5 মিমি।উদাহরণ স্বরূপ, এই প্রবন্ধে আমরা যে প্রোটোটাইপ বুনাটি উপস্থাপন করেছি তার একটি 7×7 থ্রেড প্যাটার্ন রয়েছে যেখানে প্রতিটি ছেদকে পাতলা ইলাস্টিক কর্ডের একটি গিঁট দিয়ে স্থির করা হয়।একই বয়ন কৌশল ব্যবহার করে, আপনি আরো strands পেতে পারেন।
যখন সংশ্লিষ্ট AMF তরল চাপ গ্রহণ করে, বোনা শীটটি তার ক্ষেত্রটিকে পাটা বা ওয়েফটের দিকে প্রসারিত করে।অতএব, আমরা দুটি AMP-তে প্রয়োগ করা ইনলেট চাপের পরিমাণ স্বাধীনভাবে পরিবর্তন করে ব্রেইডেড শীটের মাত্রা (দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থ) নিয়ন্ত্রণ করেছি।ডুমুর উপর.2B একটি বোনা প্রোটোটাইপ দেখায় যা একটি এএমপি (1.3 MPa) এ চাপ প্রয়োগ করার সময় এর মূল এলাকার 44% পর্যন্ত প্রসারিত হয়।দুটি AMF-এর উপর চাপের একযোগে কর্মের সাথে, এলাকাটি 108% বৃদ্ধি পেয়েছে।
আমরা একটি একক AMF থেকে ওয়ার্প এবং এক্রাইলিক সুতা দিয়ে একটি একমুখী বোনা শীট তৈরি করেছি (চিত্র 2C)।AMFগুলিকে সাতটি জিগজ্যাগ সারিতে সাজানো হয়েছে এবং থ্রেডগুলি AMF-এর এই সারিগুলিকে একত্রে বুনছে যাতে ফ্যাব্রিকের একটি আয়তক্ষেত্রাকার শীট তৈরি হয়।এই বোনা প্রোটোটাইপটি চিত্র 2B এর তুলনায় ঘন ছিল, নরম এক্রাইলিক থ্রেডের জন্য ধন্যবাদ যা সহজেই পুরো শীটটি পূরণ করে।যেহেতু আমরা শুধুমাত্র একটি AMF কে ওয়ার্প হিসাবে ব্যবহার করি, বোনা শীট শুধুমাত্র চাপের মধ্যে ওয়ার্পের দিকে প্রসারিত হতে পারে।চিত্র 2C একটি বোনা প্রোটোটাইপের উদাহরণ দেখায় যার প্রাথমিক ক্ষেত্রফল ক্রমবর্ধমান চাপের সাথে (1.3 MPa) 65% বৃদ্ধি পায়।উপরন্তু, এই বিনুনি করা টুকরা (2.6 গ্রাম ওজনের) 500 গ্রাম ওজন তুলতে পারে, যা তার ভরের 192 গুণ।
একটি আয়তক্ষেত্রাকার বোনা শীট তৈরি করার জন্য একটি জিগজ্যাগ প্যাটার্নে AMF সাজানোর পরিবর্তে, আমরা AMF এর একটি সমতল সর্পিল আকৃতি তৈরি করেছি, যা তখন একটি বৃত্তাকার বোনা শীট তৈরি করতে তুলো সুতা দিয়ে র‌্যাডিয়ালি সীমাবদ্ধ ছিল (চিত্র 2D)।AMF এর উচ্চ দৃঢ়তা প্লেটের একেবারে কেন্দ্রীয় অঞ্চলের ভরাটকে সীমিত করে।যাইহোক, এই প্যাডিং ইলাস্টিক সুতা বা ইলাস্টিক কাপড় থেকে তৈরি করা যেতে পারে।জলবাহী চাপ প্রাপ্তির পর, AMP তার অনুদৈর্ঘ্য প্রসারণকে শীটের রেডিয়াল প্রসারণে রূপান্তরিত করে।এটিও লক্ষণীয় যে সর্পিল আকৃতির বাইরের এবং ভিতরের ব্যাস উভয়ই ফিলামেন্টের রেডিয়াল সীমাবদ্ধতার কারণে বৃদ্ধি পেয়েছে।চিত্র 2D দেখায় যে 1 MPa এর একটি প্রয়োগকৃত জলবাহী চাপের সাথে, একটি বৃত্তাকার শীটের আকৃতি তার মূল এলাকার 25% পর্যন্ত প্রসারিত হয়।
আমরা এখানে স্মার্ট টেক্সটাইল তৈরির জন্য একটি দ্বিতীয় পদ্ধতি উপস্থাপন করছি যেখানে আমরা একটি AMF ফ্যাব্রিকের একটি ফ্ল্যাট টুকরোতে আঠা দিয়ে রাখি এবং এটিকে প্যাসিভ থেকে সক্রিয়ভাবে নিয়ন্ত্রিত কাঠামোতে পুনরায় কনফিগার করি।নমন ড্রাইভের নকশা চিত্রটি চিত্রে দেখানো হয়েছে।3A, যেখানে এএমপিটি মাঝখানে ভাঁজ করা হয় এবং আঠালো হিসাবে দ্বি-পার্শ্বযুক্ত টেপ ব্যবহার করে অক্ষম ফ্যাব্রিক (সুতি মসলিন ফ্যাব্রিক) এর একটি স্ট্রিপে আঠালো।একবার সীলমোহর করা হলে, AMF এর উপরের অংশটি প্রসারিত করা যায় না, যখন নীচের অংশটি টেপ এবং ফ্যাব্রিক দ্বারা সীমাবদ্ধ থাকে, যার ফলে স্ট্রিপটি ফ্যাব্রিকের দিকে বাঁকতে থাকে।আমরা বেন্ড অ্যাকচুয়েটরের যে কোনও অংশকে যে কোনও জায়গায় নিষ্ক্রিয় করতে পারি কেবল এটিতে টেপের একটি স্ট্রিপ আটকে দিয়ে।একটি নিষ্ক্রিয় সেগমেন্ট সরাতে পারে না এবং একটি প্যাসিভ সেগমেন্টে পরিণত হয়।
ঐতিহ্যবাহী কাপড়ের উপর AMF আটকে কাপড়গুলোকে পুনরায় কনফিগার করা হয়।(A) একটি ভাঁজ করা AMF একটি অক্ষম ফ্যাব্রিকের উপর আঠা দিয়ে তৈরি একটি নমন ড্রাইভের জন্য ডিজাইন ধারণা৷(B) অ্যাকচুয়েটর প্রোটোটাইপের নমন।(C) একটি সক্রিয় চার পায়ের রোবটে একটি আয়তক্ষেত্রাকার কাপড়ের পুনর্বিন্যাস।স্থিতিস্থাপক ফ্যাব্রিক: তুলো জার্সি।স্ট্রেচ ফ্যাব্রিক: পলিয়েস্টার।বিস্তারিত স্পেসিফিকেশন পদ্ধতি বিভাগে পাওয়া যাবে.
আমরা বিভিন্ন দৈর্ঘ্যের বেশ কয়েকটি প্রোটোটাইপ বাঁকানো অ্যাকুয়েটর তৈরি করেছি এবং একটি নমন গতি তৈরি করতে তাদের হাইড্রলিক্স দিয়ে চাপ দিয়েছি (চিত্র 3B)।গুরুত্বপূর্ণভাবে, AMF একটি সরল রেখায় রাখা যেতে পারে বা একাধিক থ্রেড তৈরি করতে ভাঁজ করা যেতে পারে এবং তারপরে উপযুক্ত সংখ্যক থ্রেড সহ একটি নমন ড্রাইভ তৈরি করতে ফ্যাব্রিকের সাথে আঠালো করা যেতে পারে।আমরা প্যাসিভ টিস্যু শীটটিকে একটি সক্রিয় টেট্রাপড কাঠামোতে রূপান্তরিত করেছি (চিত্র 3C), যেখানে আমরা একটি আয়তক্ষেত্রাকার অক্ষম টিস্যুর সীমানা (সুতির মসলিন ফ্যাব্রিক) রুট করতে AMF ব্যবহার করেছি।এএমপি ডাবল-পার্শ্বযুক্ত টেপের একটি টুকরা দিয়ে ফ্যাব্রিকের সাথে সংযুক্ত থাকে।প্রতিটি প্রান্তের মাঝখানে প্যাসিভ হওয়ার জন্য টেপ করা হয়, যখন চারটি কোণ সক্রিয় থাকে।স্ট্রেচ ফ্যাব্রিক টপ কভার (পলিয়েস্টার) ঐচ্ছিক।চাপলে ফ্যাব্রিকের চার কোণ বাঁকে (পায়ের মতো দেখায়)।
আমরা উন্নত স্মার্ট টেক্সটাইলগুলির বৈশিষ্ট্যগুলি পরিমাণগতভাবে অধ্যয়নের জন্য একটি পরীক্ষা বেঞ্চ তৈরি করেছি (পদ্ধতি বিভাগ এবং পরিপূরক চিত্র S1 দেখুন)।যেহেতু সমস্ত নমুনা AMF দিয়ে তৈরি, পরীক্ষামূলক ফলাফলের সাধারণ প্রবণতা (চিত্র 4) AMF-এর প্রধান বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, যথা, খাঁড়ি চাপ আউটলেট প্রসারণের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক এবং সংকোচন বলের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।যাইহোক, এই স্মার্ট কাপড়গুলির অনন্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা তাদের নির্দিষ্ট কনফিগারেশনকে প্রতিফলিত করে।
স্মার্ট টেক্সটাইল কনফিগারেশন বৈশিষ্ট্য.(A, B) খাঁড়ি চাপের জন্য হিস্টেরেসিস বক্ররেখা এবং বোনা চাদরের জন্য আউটলেট প্রসারণ এবং বল।(গ) বোনা শীটের ক্ষেত্রফল সম্প্রসারণ।(D,E) নিটওয়্যারের জন্য ইনপুট চাপ এবং আউটপুট প্রসারণ এবং বল এর মধ্যে সম্পর্ক।(চ) রেডিয়ালি সম্প্রসারিত কাঠামোর ক্ষেত্রফল।(G) নমন ড্রাইভের তিনটি ভিন্ন দৈর্ঘ্যের নমন কোণ।
বোনা শীটের প্রতিটি AMF প্রায় 30% প্রসারণ (চিত্র 4A) তৈরি করতে 1 MPa এর একটি খাঁড়ি চাপের শিকার হয়েছিল।আমরা বিভিন্ন কারণে পুরো পরীক্ষার জন্য এই থ্রেশহোল্ডটি বেছে নিয়েছি: (1) তাদের হিস্টেরেসিস বক্ররেখাকে জোর দেওয়ার জন্য একটি উল্লেখযোগ্য প্রসারণ (প্রায় 30%) তৈরি করতে, (2) দুর্ঘটনাজনিত ক্ষতি বা ব্যর্থতার ফলে বিভিন্ন পরীক্ষা এবং পুনরায় ব্যবহারযোগ্য প্রোটোটাইপগুলি থেকে সাইক্লিং প্রতিরোধ করতে।.উচ্চ তরল চাপ অধীনে।মৃত অঞ্চলটি স্পষ্টভাবে দৃশ্যমান, এবং খাঁড়ি চাপ 0.3 MPa না পৌঁছানো পর্যন্ত বিনুনিটি গতিহীন থাকে।চাপ প্রসারণ হিস্টেরেসিস প্লট পাম্পিং এবং রিলিজিং পর্যায়গুলির মধ্যে একটি বড় ব্যবধান দেখায়, এটি নির্দেশ করে যে যখন বোনা চাদরটি সম্প্রসারণ থেকে সংকোচনে তার গতি পরিবর্তন করে তখন শক্তির একটি উল্লেখযোগ্য ক্ষতি হয়।(চিত্র 4A)।1 MPa এর একটি খাঁড়ি চাপ পাওয়ার পর, বোনা শীটটি 5.6 N (চিত্র 4B) এর সংকোচন বল প্রয়োগ করতে পারে।প্রেসার-ফোর্স হিস্টেরেসিস প্লটটিও দেখায় যে রিসেট বক্ররেখা প্রায় চাপ তৈরি করা বক্ররেখার সাথে ওভারল্যাপ করে।বোনা শীটের এলাকা সম্প্রসারণ 3D সারফেস প্লটে (চিত্র 4C) দেখানো হয়েছে, দুটি AMF-এর প্রতিটিতে চাপের পরিমাণের উপর নির্ভর করে।পরীক্ষাগুলি আরও দেখায় যে একটি বোনা শীট 66% এর একটি ক্ষেত্র সম্প্রসারণ করতে পারে যখন এর ওয়ার্প এবং ওয়েফট AMF একই সাথে 1 MPa এর হাইড্রোলিক চাপের শিকার হয়।
বোনা শীটের পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি বোনা শীটের অনুরূপ প্যাটার্ন দেখায়, যার মধ্যে টান-চাপ ডায়াগ্রামে একটি বিস্তৃত হিস্টেরেসিস ফাঁক এবং চাপ-বলের বক্ররেখা ওভারল্যাপ করা হয়।বোনা শীট 30% একটি প্রসারিত দেখায়, যার পরে 1 MPa (চিত্র 4D, E) এর একটি খাঁড়ি চাপে কম্প্রেশন বল ছিল 9 N।
একটি বৃত্তাকার বোনা শীটের ক্ষেত্রে, 1 MPa (চিত্র 4F) এর তরল চাপের সংস্পর্শে আসার পর প্রাথমিক এলাকার তুলনায় এর প্রাথমিক ক্ষেত্রফল 25% বৃদ্ধি পেয়েছে।নমুনাটি প্রসারিত হতে শুরু করার আগে, 0.7 MPa পর্যন্ত একটি বড় খাঁড়ি চাপ মৃত অঞ্চল রয়েছে।এই বৃহৎ মৃত অঞ্চলটি প্রত্যাশিত ছিল কারণ নমুনাগুলি বৃহত্তর AMF থেকে তৈরি করা হয়েছিল যা তাদের প্রাথমিক চাপ কাটিয়ে উঠতে উচ্চ চাপের প্রয়োজন ছিল।ডুমুর উপর.4F এও দেখায় যে রিলিজ বক্ররেখা প্রায় চাপ বৃদ্ধির বক্ররেখার সাথে মিলে যায়, ডিস্কের গতিবিধি স্যুইচ করার সময় সামান্য শক্তির ক্ষতি নির্দেশ করে।
তিনটি বাঁকানো অ্যাকচুয়েটর (টিস্যু পুনর্বিন্যাস) পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি দেখায় যে তাদের হিস্টেরেসিস বক্ররেখার একটি অনুরূপ প্যাটার্ন রয়েছে (চিত্র 4G), যেখানে তারা উত্তোলনের আগে 0.2 MPa পর্যন্ত একটি ইনলেট প্রেসার ডেড জোন অনুভব করে।আমরা তিনটি নমন ড্রাইভে (L20, L30 এবং L50 মিমি) একই পরিমাণ তরল (0.035 মিলি) প্রয়োগ করেছি।যাইহোক, প্রতিটি অ্যাকচুয়েটর বিভিন্ন চাপের শিখর অনুভব করেছে এবং বিভিন্ন নমন কোণ তৈরি করেছে।L20 এবং L30 মিমি অ্যাকুয়েটরগুলি 0.72 এবং 0.67 MPa এর একটি খাঁড়ি চাপ অনুভব করেছে, যথাক্রমে 167° এবং 194° এর নমন কোণে পৌঁছেছে।দীর্ঘতম নমন ড্রাইভ (দৈর্ঘ্য 50 মিমি) 0.61 MPa এর চাপ সহ্য করে এবং সর্বাধিক 236° বাঁকানো কোণে পৌঁছেছিল।চাপ কোণ হিস্টেরেসিস প্লটগুলি তিনটি নমন ড্রাইভের জন্য চাপ এবং রিলিজ কার্ভের মধ্যে তুলনামূলকভাবে বড় ফাঁকও প্রকাশ করেছে।
উপরের স্মার্ট টেক্সটাইল কনফিগারেশনের জন্য ইনপুট ভলিউম এবং আউটপুট বৈশিষ্ট্যের মধ্যে সম্পর্ক (প্রসারণ, বল, এলাকা সম্প্রসারণ, বাঁকানো কোণ) পরিপূরক চিত্র S2 এ পাওয়া যাবে।
পূর্ববর্তী বিভাগে পরীক্ষামূলক ফলাফলগুলি স্পষ্টভাবে প্রয়োগকৃত খাঁড়ি চাপ এবং AMF নমুনার আউটলেট প্রসারণের মধ্যে আনুপাতিক সম্পর্ক প্রদর্শন করে।AMB যত শক্তিশালী হয়, তত বেশি প্রসারিত হয় এবং এটি যত বেশি স্থিতিস্থাপক শক্তি জমা করে।সুতরাং, এটি যত বেশি কম্প্রেসিভ বল প্রয়োগ করে।ফলাফলগুলি আরও দেখিয়েছে যে নমুনাগুলি তাদের সর্বোচ্চ সংকোচন শক্তিতে পৌঁছেছে যখন ইনলেট চাপ সম্পূর্ণরূপে সরানো হয়েছিল।বিশ্লেষণাত্মক মডেলিং এবং পরীক্ষামূলক যাচাইয়ের মাধ্যমে বোনা এবং বোনা শীটগুলির প্রসারণ এবং সর্বাধিক সংকোচন শক্তির মধ্যে একটি সরাসরি সম্পর্ক স্থাপন করা এই বিভাগের লক্ষ্য।
একটি একক AMF এর সর্বাধিক সংকোচনশীল বল ফাউট (ইনলেট চাপ P = 0 এ) রেফ 49 এ দেওয়া হয়েছিল এবং নিম্নরূপ পুনরায় প্রবর্তন করা হয়েছিল:
তাদের মধ্যে, α, E, এবং A0 হল স্ট্রেচিং ফ্যাক্টর, ইয়ং মডুলাস এবং সিলিকন টিউবের ক্রস-বিভাগীয় এলাকা;k হল সর্পিল কয়েলের দৃঢ়তা সহগ;x এবং li অফসেট এবং প্রাথমিক দৈর্ঘ্য।এএমপি, যথাক্রমে।
সঠিক সমীকরণ।(1) একটি উদাহরণ হিসাবে বোনা এবং বোনা শীট নিন (চিত্র 5A, B)।বোনা পণ্য Fkv এবং বোনা পণ্য Fwh এর সংকোচন শক্তি যথাক্রমে (2) এবং (3) দ্বারা প্রকাশ করা হয়।
যেখানে mk হল লুপের সংখ্যা, φp হল ইনজেকশনের সময় বোনা ফ্যাব্রিকের লুপ কোণ (চিত্র 5A), mh হল থ্রেডের সংখ্যা, θhp হল ইনজেকশনের সময় বোনা কাপড়ের এনগেজমেন্ট কোণ (চিত্র 5B), εkv εwh হল বোনা শীট এবং বোনা পাতটির বিকৃতি, F0 হল সর্পিল কুণ্ডলীর প্রাথমিক টান।সমীকরণের বিস্তারিত ব্যুৎপত্তি।(2) এবং (3) সমর্থনকারী তথ্য পাওয়া যাবে.
প্রসারণ-বল সম্পর্কের জন্য একটি বিশ্লেষণাত্মক মডেল তৈরি করুন।(A,B) যথাক্রমে বোনা এবং বোনা শীটগুলির জন্য বিশ্লেষণাত্মক মডেল চিত্র।(C,D) বোনা এবং বোনা শীটগুলির জন্য বিশ্লেষণাত্মক মডেল এবং পরীক্ষামূলক ডেটার তুলনা।RMSE রুট মানে বর্গাকার ত্রুটি।
উন্নত মডেলটি পরীক্ষা করার জন্য, আমরা চিত্র 2A-এ বোনা নিদর্শন এবং চিত্র 2B-তে বিনুনিযুক্ত নমুনাগুলি ব্যবহার করে প্রসারিতকরণ পরীক্ষাগুলি করেছি৷সংকোচন বল 0% থেকে 50% পর্যন্ত প্রতিটি লক করা এক্সটেনশনের জন্য 5% বৃদ্ধিতে পরিমাপ করা হয়েছিল।পাঁচটি ট্রায়ালের গড় এবং আদর্শ বিচ্যুতি চিত্র 5C (নিট) এবং চিত্র 5D (নিট) এ উপস্থাপিত হয়েছে।বিশ্লেষণাত্মক মডেলের বক্ররেখা সমীকরণ দ্বারা বর্ণনা করা হয়।পরামিতি (2) এবং (3) টেবিলে দেওয়া হয়েছে।1. ফলাফলগুলি দেখায় যে বিশ্লেষণাত্মক মডেলটি নিটওয়্যারের জন্য 0.34 N, বোনা AMF H (অনুভূমিক দিক) এবং 0.17 N-এর রুট গড় বর্গক্ষেত্র ত্রুটি (RMSE) সহ সমগ্র প্রসারণ পরিসরের পরীক্ষামূলক ডেটার সাথে ভাল চুক্তিতে রয়েছে বোনা AMF জন্য.ভি (উল্লম্ব দিক)।
মৌলিক নড়াচড়ার পাশাপাশি, প্রস্তাবিত স্মার্ট টেক্সটাইলগুলিকে যান্ত্রিকভাবে প্রোগ্রাম করা যেতে পারে আরও জটিল গতিবিধি যেমন এস-বেন্ড, রেডিয়াল সংকোচন এবং 2D থেকে 3D বিকৃতি প্রদানের জন্য।আমরা এখানে ফ্ল্যাট স্মার্ট টেক্সটাইলগুলিকে পছন্দসই কাঠামোতে প্রোগ্রাম করার জন্য বেশ কয়েকটি পদ্ধতি উপস্থাপন করছি।
রৈখিক দিকে ডোমেন প্রসারিত করার পাশাপাশি, একমুখী বোনা শীটগুলি যান্ত্রিকভাবে মাল্টিমডাল আন্দোলন তৈরি করতে প্রোগ্রাম করা যেতে পারে (চিত্র 6A)।আমরা ব্রেইডেড শীটের এক্সটেনশনটিকে নমনের গতি হিসাবে পুনরায় কনফিগার করি, এর একটি মুখ (উপরে বা নীচে) সেলাই থ্রেড দিয়ে সীমাবদ্ধ করি।শীটগুলি চাপের অধীনে আবদ্ধ পৃষ্ঠের দিকে বাঁকতে থাকে।ডুমুর উপর.6A বোনা প্যানেলের দুটি উদাহরণ দেখায় যেগুলি S-আকৃতির হয়ে যায় যখন একটি অর্ধেক উপরের দিকে সঙ্কুচিত হয় এবং বাকি অর্ধেকটি নীচের দিকে সঙ্কুচিত হয়।বিকল্পভাবে, আপনি একটি বৃত্তাকার নমন গতি তৈরি করতে পারেন যেখানে শুধুমাত্র পুরো মুখ সীমাবদ্ধ থাকে।একটি একমুখী বিনুনিযুক্ত শীটটিকে একটি কম্প্রেশন হাতাতেও তৈরি করা যেতে পারে এর দুই প্রান্তকে একটি নলাকার কাঠামোতে সংযুক্ত করে (চিত্র 6বি)।কম্প্রেশন প্রদানের জন্য একজন ব্যক্তির তর্জনীতে হাতা পরিধান করা হয়, ব্যথা উপশম করতে বা রক্ত ​​সঞ্চালন উন্নত করার জন্য একটি ম্যাসেজ থেরাপি।শরীরের অন্যান্য অংশ যেমন বাহু, নিতম্ব এবং পায়ে ফিট করার জন্য এটি মাপানো যেতে পারে।
এক দিকে চাদর বুননের ক্ষমতা।(ক) সেলাই থ্রেডের আকারের প্রোগ্রামযোগ্যতার কারণে বিকৃত কাঠামো তৈরি করা।(খ) আঙুলের কম্প্রেশন হাতা।(C) ব্রেইডেড শীটের আরেকটি সংস্করণ এবং এটির বাস্তবায়ন একটি ফরআর্ম কমপ্রেশন হাতা হিসাবে।(D) AMF টাইপ M, এক্রাইলিক সুতা এবং Velcro স্ট্র্যাপ থেকে তৈরি আরেকটি কম্প্রেশন স্লিভ প্রোটোটাইপ।বিস্তারিত স্পেসিফিকেশন পদ্ধতি বিভাগে পাওয়া যাবে.
চিত্র 6C একটি একক AMF এবং তুলো সুতা থেকে তৈরি একটি একমুখী বোনা শীটের আরেকটি উদাহরণ দেখায়।শীটটি ক্ষেত্রফল 45% দ্বারা প্রসারিত হতে পারে (1.2 MPa এ) বা চাপের মধ্যে বৃত্তাকার গতির কারণ হতে পারে।আমরা শীটের শেষে চৌম্বকীয় স্ট্র্যাপ সংযুক্ত করে একটি অগ্রভাগের কম্প্রেশন হাতা তৈরি করার জন্য একটি শীটও অন্তর্ভুক্ত করেছি।আরেকটি প্রোটোটাইপ ফরআর্ম কম্প্রেশন হাতা চিত্র 6D-এ দেখানো হয়েছে, যেখানে টাইপ M AMF (পদ্ধতি দেখুন) এবং শক্তিশালী কম্প্রেশন ফোর্স তৈরি করার জন্য এক্রাইলিক সুতা থেকে একমুখী বিনুনিযুক্ত চাদর তৈরি করা হয়েছে।আমরা সহজে সংযুক্তির জন্য এবং বিভিন্ন হাতের আকারের জন্য ভেলক্রো স্ট্র্যাপ দিয়ে শীটের প্রান্তগুলি সজ্জিত করেছি।
সংযম কৌশল, যা রৈখিক সম্প্রসারণকে নমন গতিতে রূপান্তর করে, দ্বিমুখী বোনা শীটের ক্ষেত্রেও প্রযোজ্য।আমরা তুলো সুতার একপাশে পাটা এবং ওয়েফ্ট বোনা চাদর বুনে যাতে তারা প্রসারিত না হয় (চিত্র 7A)।এইভাবে, যখন দুটি AMF একে অপরের থেকে স্বতন্ত্রভাবে হাইড্রোলিক চাপ গ্রহণ করে, তখন শীটটি একটি দ্বি-মুখী নমন গতির মধ্য দিয়ে যায় যাতে একটি নির্বিচারে ত্রি-মাত্রিক কাঠামো তৈরি হয়।অন্য পদ্ধতিতে, আমরা দ্বিমুখী বোনা শীটগুলির একটি দিক সীমাবদ্ধ করতে অক্ষম সুতা ব্যবহার করি (চিত্র 7বি)।এইভাবে, সংশ্লিষ্ট AMF চাপের মধ্যে থাকলে শীটটি স্বাধীন নমন এবং প্রসারিত আন্দোলন করতে পারে।ডুমুর উপর.7B একটি উদাহরণ দেখায় যেখানে একটি দ্বিমুখী বিনুনিযুক্ত শীট একটি বাঁকানো গতির সাহায্যে একটি মানুষের আঙুলের দুই-তৃতীয়াংশের চারপাশে মোড়ানোর জন্য নিয়ন্ত্রণ করা হয় এবং তারপর একটি প্রসারিত গতির সাহায্যে বাকি অংশটিকে ঢেকে রাখার জন্য এর দৈর্ঘ্য প্রসারিত করে।শীটগুলির দ্বিমুখী আন্দোলন ফ্যাশন ডিজাইন বা স্মার্ট পোশাকের বিকাশের জন্য উপযোগী হতে পারে।
দ্বি-দিকনির্দেশক বোনা শীট, বোনা শীট এবং রেডিয়ালি প্রসারণযোগ্য নকশা ক্ষমতা।(A) দ্বি-দিকনির্দেশক বন্ধনযুক্ত দ্বি-দিকনির্দেশক বেতের প্যানেলগুলি একটি দ্বি-দিকনির্দেশক বাঁক তৈরি করতে।(B) একমুখীভাবে সীমাবদ্ধ দ্বিমুখী বেতের প্যানেলগুলি ফ্লেক্স এবং প্রসারিত করে।(C) উচ্চ স্থিতিস্থাপক বোনা শীট, যা বিভিন্ন পৃষ্ঠের বক্রতার সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে পারে এবং এমনকি নলাকার কাঠামো গঠন করতে পারে।(D) একটি র‍্যাডিয়ালি প্রসারিত কাঠামোর কেন্দ্র রেখার সীমাবদ্ধতা যা একটি হাইপারবোলিক প্যারাবোলিক আকৃতি (আলু চিপস) গঠন করে।
আমরা বোনা অংশের উপরের এবং নীচের সারির দুটি সংলগ্ন লুপগুলিকে সেলাই থ্রেড দিয়ে সংযুক্ত করেছি যাতে এটি খোলা না হয় (চিত্র 7C)।এইভাবে, বোনা শীটটি সম্পূর্ণ নমনীয় এবং বিভিন্ন পৃষ্ঠের বক্ররেখার সাথে ভালভাবে খাপ খায়, যেমন মানুষের হাত এবং বাহুর ত্বকের পৃষ্ঠ।আমরা ভ্রমণের দিক দিয়ে বোনা অংশের প্রান্তগুলিকে সংযুক্ত করে একটি নলাকার কাঠামো (হাতা) তৈরি করেছি।হাতাটি ব্যক্তির তর্জনী (চিত্র 7C) এর চারপাশে ভালভাবে মোড়ানো।বোনা ফ্যাব্রিকের সাইনোসিটি চমৎকার ফিট এবং বিকৃততা প্রদান করে, এটি স্মার্ট পরিধানে (গ্লাভস, কম্প্রেশন হাতা) ব্যবহার করা সহজ করে তোলে, আরাম প্রদান করে (ফিটের মাধ্যমে) এবং থেরাপিউটিক প্রভাব (কম্প্রেশনের মাধ্যমে)।
একাধিক দিকে 2D রেডিয়াল সম্প্রসারণ ছাড়াও, বৃত্তাকার বোনা শীটগুলিও 3D কাঠামো গঠনের জন্য প্রোগ্রাম করা যেতে পারে।আমরা বৃত্তাকার বিনুনিটির কেন্দ্র রেখাকে অ্যাক্রিলিক সুতা দিয়ে সীমিত করেছি যাতে এর অভিন্ন রেডিয়াল প্রসারণ ব্যাহত হয়।ফলস্বরূপ, বৃত্তাকার বোনা শীটের মূল সমতল আকৃতিটি চাপের পরে একটি হাইপারবোলিক প্যারাবলিক আকৃতিতে (বা আলু চিপস) রূপান্তরিত হয়েছিল (চিত্র 7D)।এই আকৃতি-বদল করার ক্ষমতা একটি লিফট মেকানিজম, একটি অপটিক্যাল লেন্স, মোবাইল রোবট পা, বা ফ্যাশন ডিজাইন এবং বায়োনিক রোবটগুলিতে কার্যকর হতে পারে।
আমরা নন-স্ট্রেচ ফ্যাব্রিকের একটি স্ট্রিপে AMF আঠা দিয়ে নমনীয় ড্রাইভ তৈরি করার জন্য একটি সহজ কৌশল তৈরি করেছি (চিত্র 3)।আমরা আকৃতি প্রোগ্রামেবল থ্রেড তৈরি করতে এই ধারণাটি ব্যবহার করি যেখানে আমরা পছন্দসই আকার তৈরি করতে একটি AMF-এ একাধিক সক্রিয় এবং প্যাসিভ বিভাগ কৌশলগতভাবে বিতরণ করতে পারি।আমরা বানোয়াট এবং প্রোগ্রাম করেছি চারটি সক্রিয় ফিলামেন্ট যা তাদের আকৃতিকে সরাসরি থেকে অক্ষরে পরিবর্তন করতে পারে (UNSW) চাপ বাড়ার সাথে সাথে (পরিপূরক চিত্র S4)।এই সহজ পদ্ধতিটি AMF এর বিকৃততাকে 1D লাইনকে 2D আকারে এবং সম্ভবত এমনকি 3D কাঠামোতে পরিণত করতে দেয়।
একটি অনুরূপ পদ্ধতিতে, আমরা একটি সক্রিয় টেট্রাপড (চিত্র 8A) মধ্যে নিষ্ক্রিয় স্বাভাবিক টিস্যুর একটি অংশকে পুনরায় কনফিগার করতে একটি একক AMF ব্যবহার করেছি।রাউটিং এবং প্রোগ্রামিং ধারণাগুলি চিত্র 3C-তে দেখানো অনুরূপ।যাইহোক, আয়তক্ষেত্রাকার চাদরের পরিবর্তে, তারা চতুর্মুখী প্যাটার্ন (কচ্ছপ, তুলো মসলিন) সহ কাপড় ব্যবহার করতে শুরু করে।অতএব, পা দীর্ঘ এবং গঠন উচ্চ উত্থাপিত করা যেতে পারে।কাঠামোর উচ্চতা ধীরে ধীরে চাপে বাড়তে থাকে যতক্ষণ না এর পা মাটিতে লম্ব হয়।যদি ইনলেট চাপ ক্রমাগত বাড়তে থাকে, তাহলে পা ভিতরের দিকে ঝুঁকে যাবে, কাঠামোর উচ্চতা কমবে।টেট্রাপডগুলি লোকোমোশন করতে পারে যদি তাদের পা একমুখী প্যাটার্ন দিয়ে সজ্জিত হয় বা মোশন ম্যানিপুলেশন কৌশল সহ একাধিক AMF ব্যবহার করে।দাবানল, ধসে পড়া ভবন বা বিপজ্জনক পরিবেশ থেকে উদ্ধার এবং চিকিৎসা ওষুধ বিতরণ রোবট সহ বিভিন্ন কাজের জন্য নরম লোকোমোশন রোবট প্রয়োজন।
আকৃতি পরিবর্তনকারী কাঠামো তৈরি করতে ফ্যাব্রিকটি পুনরায় কনফিগার করা হয়েছে।(A) প্যাসিভ ফ্যাব্রিক শীটের সীমানায় AMF আঠালো, এটিকে একটি স্টিয়ারেবল চার পায়ের কাঠামোতে পরিণত করুন।(বিডি) টিস্যু পুনর্গঠনের আরও দুটি উদাহরণ, প্যাসিভ প্রজাপতি এবং ফুলকে সক্রিয় করে তোলা।নন-স্ট্রেচ ফ্যাব্রিক: প্লেইন কটন মসলিন।
আমরা এই টিস্যু পুনর্গঠন কৌশলটির সরলতা এবং বহুমুখিতাকে পুনর্নির্মাণের জন্য দুটি অতিরিক্ত বায়োইনস্পায়েড কাঠামো প্রবর্তন করে (চিত্র 8B-D) এর সুবিধা গ্রহণ করি।একটি রাউটেবল AMF-এর সাহায্যে, এই ফর্ম-ডিফর্মেবল স্ট্রাকচারগুলি প্যাসিভ টিস্যুর শীট থেকে সক্রিয় এবং স্টিয়ারেবল স্ট্রাকচারে পুনর্বিন্যাস করা হয়।মোনার্ক প্রজাপতি দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়ে, আমরা প্রজাপতির আকৃতির এক টুকরো কাপড় (তুলা মসলিন) এবং এর ডানার নিচে আটকে থাকা AMF-এর একটি লম্বা টুকরো ব্যবহার করে একটি রূপান্তরকারী প্রজাপতি কাঠামো তৈরি করেছি।যখন AMF চাপের মধ্যে থাকে, তখন ডানাগুলি ভাঁজ হয়।মোনার্ক প্রজাপতির মতো, বাটারফ্লাই রোবটের বাম এবং ডান ডানা একইভাবে ফ্ল্যাপ করে কারণ তারা উভয়ই AMF দ্বারা নিয়ন্ত্রিত।বাটারফ্লাই ফ্ল্যাপ শুধুমাত্র প্রদর্শনের উদ্দেশ্যে।এটি স্মার্ট বার্ডের মতো উড়তে পারে না (ফেস্টো কর্পোরেশন, ইউএসএ)।আমরা একটি ফ্যাব্রিক ফুল (চিত্র 8D) তৈরি করেছি যার প্রতিটিতে পাঁচটি পাপড়ির দুটি স্তর রয়েছে।আমরা পাপড়ির বাইরের প্রান্তের পরে প্রতিটি স্তরের নীচে AMF রাখি।প্রাথমিকভাবে, ফুলগুলি সম্পূর্ণ প্রস্ফুটিত হয়, সমস্ত পাপড়ি সম্পূর্ণরূপে খোলা থাকে।চাপের মধ্যে, AMF পাপড়িগুলির একটি নমন আন্দোলন ঘটায়, যার ফলে তাদের বন্ধ হয়ে যায়।দুটি AMF স্বাধীনভাবে দুটি স্তরের গতিবিধি নিয়ন্ত্রণ করে, যখন একটি স্তরের পাঁচটি পাপড়ি একই সময়ে নমনীয় হয়।