Mjerenje, modeliranje i kompenzacija trenja kod visokopreciznih sustava: od makrometarske do nanometarske razine


Mehatronički sustavi za visokoprecizno pozicioniranje u novije se vrijeme široko koriste za razvoj uređaja za primjenu u preciznom inženjerstvu te u mikro- i nanotehnologijama. Precizno pozicioniranje pritom podrazumijeva točnosti bolje od 1 mikrometra, a visokoprecizno pozicioniranje točnost na nanometarskoj razini. U proizvodnom i konstrukcijskom strojarstvu su tako evidentne tendencije prema “smaller, faster, cheaper”, tj. prema automatizaciji te proizvodnji s visokim preciznostima koje omogućavaju veću kvalitetu proizvoda, višestruku upotrebljivost komponenti, dulji životni vijek itd.

Sustavi za visokoprecizno pozicioniranje koriste najčešće prijenosnike snage i gibanja koji se temelje na klizanju i kotrljanju pa je kod njih prisutno trenje koje svojim nelinearnim i stohastičkim učinkom negativno djeluje na odziv sustava. Doista, s obzirom da je trenje prisutno svugdje gdje postoji mehanički kontakt među površinama, ono je neizbježno kada su te površine u relativnom gibanju te predstavlja dominantan poremećaj u tim konstrukcijama. Neke od negativnih posljedica utjecaja trenja su zagrijavanje, trošenje (habanje) i problemi s regulacijom sustava.

Iako je trenje relativno dobro opisano na makrometetarskoj razini te se, korištenjem primjerenih regulacijskih algoritama može uspješno minimizirati, u mikrometarskoj i nanometarskoj domeni je trenje predmet vrlo aktivnih znanstvenih istraživanja, naročito na području prijelaza između različitih režima pomaka tj. u slučajevima kada je potrebna multiskalarna analiza.

U okviru predloženog istraživanja „Mjerenje, modeliranje i kompenzacija trenja kod visokopreciznih sustava: od makrometarske do nanometarske razine“ će se, stoga, sustavnim inženjerskim pristupom istražiti parametri koji karakteriziraju trenje od makrometarske do nanometarske razine, i to tako da će se:

-    nastaviti započete aktivnosti na naprednoj karakterizaciji nelinearnih učinaka trenja na makrometarskoj i mikrometarskoj razini pomoću laserskog interferometrijskog sustava i osjetnika sile i modeliranju istih, te
-    koristeći tehnologiju pretražne mikroskopije s osjetnikom i tehnologiju nanoutiskivanja, to područje istraživanja proširiti i na nanometarsku razinu gdje će se posebno istražiti ovisnost trenja o materijalima u kontaktu, topografiji površina, uvjetima opterećenja, brzini gibanja te temperaturi. To bi trebalo omogućiti proširenje postojećih modela trenja, čime bi se njihova praktična primjenjivost proširila i na nanometarsku razinu.

Sustavna karakterizacija trenja neće omogućiti samo bolje razumijevanje utjecaja trenja na preciznost pozicioniranja nego i razvoj naprednih regulacijskih algoritama za kompenzaciju nelinearnih učinaka trenja – primjerice inovativnih algoritama strojnog učenja. Novorazvijeni upravljački modeli bi značajno doprinijeli poboljšanju visokopreciznih komercijalnih mehatroničkih rješenja koja imaju brojne primjene u znanstvenom ali i industrijskom okruženju.

Predloženo istraživanje omogućit će uz to glavnom istraživaču na projektu stjecanje znanja i vještina potrebnih za samostalni istraživački rad na inovativnom i vrlo aktivnom istraživačkom području.

 


Istraživački tim
Ervin Kamenar ekamenar@riteh.hr
Saša Zelenika sasa.zelenika@riteh.hr
Marko Perčić mpercic@riteh.hr
Tea Arrigoni tea.arrigoni@riteh.hr
Mezić Igor mezic@ucsb.edu

dr. sc. Ervin Kamenar mag. ing. el.

Tehnički fakultet
Tehnički fakultet

e-pošta: ekamenar@riteh.hr
telefon: +385 51 651 585 (Tehnički fakultet)
prostorija: Tehnički fakultet: 1-116
prostorija: Centar za mikro- i nanoznanosti i tehnologije: zgrada sveučilišnih odjela, O-S17


MEĐUNARODNA VIDLJIVOST:
CITATIH-INDEXI10-INDEX
Google Scholar 35 3 1
Linkedin
Publons
Researchgate 24 3 1
Scopus 21 2