Hvala što ste posjetili Nature.com.Verzija preglednika koju koristite ima ograničenu podršku za CSS.Za najbolje iskustvo preporučujemo da koristite ažurirani preglednik (ili onemogućite način kompatibilnosti u Internet Exploreru).U međuvremenu, kako bismo osigurali kontinuiranu podršku, prikazat ćemo stranicu bez stilova i JavaScripta.
Pokretači se koriste posvuda i stvaraju kontrolirano gibanje primjenom ispravne pobudne sile ili okretnog momenta za izvođenje raznih operacija u proizvodnji i industrijskoj automatizaciji.Potreba za bržim, manjim i učinkovitijim pogonima pokreće inovacije u dizajnu pogona.Pogoni od legure memorije oblika (SMA) nude brojne prednosti u odnosu na konvencionalne pogone, uključujući visok omjer snage i težine.U ovoj disertaciji razvijen je dvoperasti aktuator na bazi SMA koji kombinira prednosti pernatih mišića bioloških sustava i jedinstvena svojstva SMA.Ova studija istražuje i proširuje prethodne SMA aktuatore razvojem matematičkog modela novog aktuatora koji se temelji na bimodalnom rasporedu SMA žice i njegovim eksperimentalnim testiranjem.U usporedbi s poznatim pogonima baziranim na SMA, sila pokretanja novog pogona je najmanje 5 puta veća (do 150 N).Odgovarajući gubitak težine je oko 67%.Rezultati analize osjetljivosti matematičkih modela korisni su za podešavanje parametara dizajna i razumijevanje ključnih parametara.Ova studija nadalje predstavlja višerazinski N-ti pogon koji se može koristiti za dodatno poboljšanje dinamike.Dipvalerat mišićni aktuatori temeljeni na SMA imaju širok raspon primjena, od automatizacije zgrada do preciznih sustava za isporuku lijekova.
Biološki sustavi, kao što su mišićne strukture sisavaca, mogu aktivirati mnoge suptilne pokretače1.Sisavci imaju različite mišićne strukture, od kojih svaki služi određenoj svrsi.Međutim, veći dio strukture mišićnog tkiva sisavaca može se podijeliti u dvije široke kategorije.Paralelni i perasti.U tetivama koljena i drugim fleksorima, kao što ime sugerira, paralelna muskulatura ima mišićna vlakna paralelna sa središnjom tetivom.Lanac mišićnih vlakana poredan je i funkcionalno povezan vezivnim tkivom oko njih.Iako se za ove mišiće kaže da imaju veliku ekskurziju (postotak skraćenja), njihova je ukupna mišićna snaga vrlo ograničena.Nasuprot tome, u mišiću tricepsa potkoljenice2 (lateralni gastrocnemius (GL)3, medijalni gastrocnemius (GM)4 i soleus (SOL)) i extensor femoris (quadriceps)5,6 pennatno mišićno tkivo nalazi se u svakom mišiću7.U perastoj strukturi, mišićna vlakna u dvoperastoj muskulaturi prisutna su s obje strane središnje tetive pod kosim kutovima (pinnatni kutovi).Pennate dolazi od latinske riječi "penna", što znači "pero", i, kao što je prikazano na sl.1 ima izgled poput pera.Vlakna perastih mišića su kraća i nagnuta u odnosu na uzdužnu os mišića.Zbog pernate strukture smanjena je ukupna pokretljivost ovih mišića, što dovodi do transverzalne i uzdužne komponente procesa skraćivanja.S druge strane, aktivacija ovih mišića dovodi do veće ukupne mišićne snage zbog načina na koji se mjeri fiziološka površina poprečnog presjeka.Stoga će za određenu površinu poprečnog presjeka perasti mišići biti jači i stvarat će veće sile od mišića s paralelnim vlaknima.Sile koje stvaraju pojedinačna vlakna stvaraju mišićne sile na makroskopskoj razini u tom mišićnom tkivu.Osim toga, ima takva jedinstvena svojstva kao što su brzo skupljanje, zaštita od vlačnih oštećenja, amortizacija.Transformira odnos između ulaza vlakana i izlazne snage mišića iskorištavanjem jedinstvenih značajki i geometrijske složenosti rasporeda vlakana povezanih s linijama djelovanja mišića.
Prikazani su shematski dijagrami postojećih dizajna aktuatora koji se temelje na SMA u odnosu na bimodalnu mišićnu arhitekturu, na primjer (a), koji predstavlja interakciju taktilne sile u kojoj je uređaj u obliku ruke aktiviran SMA žicama montiran na autonomni mobilni robot na dva kotača9,10., (b) Robotska orbitalna proteza s antagonistički postavljenom SMA orbitalnom protezom s oprugom.Položajem protetskog oka upravlja signal iz očnog mišića oka11, (c) SMA aktuatori su idealni za podvodne primjene zbog svoje visoke frekvencije i niske propusnosti.U ovoj konfiguraciji, SMA aktuatori se koriste za stvaranje valnog gibanja simuliranjem kretanja ribe, (d) SMA aktuatori se koriste za stvaranje mikro robota za inspekciju cijevi koji može koristiti princip kretanja crva u inčima, kontroliran kretanjem SMA žica unutar kanala 10, (e) pokazuje smjer kontrakcije mišićnih vlakana i generiranje kontraktilne sile u gastrocnemius tkivu, (f) prikazuje SMA žice raspoređene u obliku mišićnih vlakana u peru. nate mišićne strukture.
Aktuatori su postali važan dio mehaničkih sustava zbog svoje široke primjene.Stoga potreba za manjim, bržim i učinkovitijim pogonima postaje kritična.Unatoč svojim prednostima, tradicionalni pogoni su se pokazali skupim i dugotrajnim za održavanje.Hidraulički i pneumatski aktuatori su složeni i skupi te podložni habanju, problemima s podmazivanjem i kvarovima komponenti.Kao odgovor na potražnju, fokus je na razvoju troškovno učinkovitih, veličinom optimiziranih i naprednih aktuatora temeljenih na pametnim materijalima.U tijeku su istraživanja koja traže aktuatore slojevite legure s memorijom oblika (SMA) kako bi se zadovoljila ova potreba.Hijerarhijski aktuatori jedinstveni su po tome što kombiniraju mnoge diskretne aktuatore u geometrijski složene podsustave makro skale kako bi pružili povećanu i proširenu funkcionalnost.U tom smislu, gore opisano ljudsko mišićno tkivo pruža izvrstan višeslojni primjer takve višeslojne aktivacije.Trenutna studija opisuje višerazinski SMA pogon s nekoliko pojedinačnih pogonskih elemenata (SMA žice) usklađenih s orijentacijom vlakana prisutnih u bimodalnim mišićima, što poboljšava ukupnu izvedbu pogona.
Glavna svrha aktuatora je generiranje mehaničke izlazne snage kao što su sila i pomak pretvaranjem električne energije.Legure s pamćenjem oblika su klasa "pametnih" materijala koji mogu vratiti svoj oblik na visokim temperaturama.Pod velikim opterećenjima, povećanje temperature SMA žice dovodi do oporavka oblika, što rezultira većom gustoćom energije aktiviranja u usporedbi s raznim izravno povezanim pametnim materijalima.Istodobno, pod mehaničkim opterećenjima, SMA postaju krhki.Pod određenim uvjetima, cikličko opterećenje može apsorbirati i otpustiti mehaničku energiju, pokazujući reverzibilne histerezne promjene oblika.Ova jedinstvena svojstva čine SMA idealnim za senzore, prigušivače vibracija i posebno aktuatore12.Imajući ovo na umu, bilo je mnogo istraživanja pogona temeljenih na SMA.Treba napomenuti da su aktuatori temeljeni na SMA dizajnirani za pružanje translatornog i rotacijskog gibanja za razne primjene13,14,15.Iako su neki rotacijski aktuatori razvijeni, istraživači su posebno zainteresirani za linearne aktuatore.Ovi linearni aktuatori mogu se podijeliti u tri tipa aktuatora: jednodimenzionalni, pomačni i diferencijalni aktuatori 16 .U početku su hibridni pogoni stvoreni u kombinaciji sa SMA i drugim konvencionalnim pogonima.Jedan takav primjer hibridnog linearnog aktuatora temeljenog na SMA je upotreba SMA žice s istosmjernim motorom za postizanje izlazne sile od oko 100 N i značajnog pomaka17.
Jedan od prvih razvoja pogona koji se u potpunosti temelje na SMA bio je SMA paralelni pogon.Korištenjem višestrukih SMA žica, paralelni pogon temeljen na SMA dizajniran je za povećanje mogućnosti napajanja pogona postavljanjem svih SMA18 žica paralelno.Paralelno spajanje aktuatora ne samo da zahtijeva veću snagu, već također ograničava izlaznu snagu jedne žice.Drugi nedostatak aktuatora baziranih na SMA je ograničeni hod koji mogu postići.Kako bi se riješio ovaj problem, stvorena je SMA kabelska greda koja sadrži deflektiranu fleksibilnu gredu za povećanje pomaka i postizanje linearnog gibanja, ali nije generirala veće sile19.Meke deformabilne strukture i tkanine za robote temeljene na legurama s pamćenjem oblika razvijene su prvenstveno za pojačanje udarca20,21,22.Za primjene gdje su potrebne velike brzine, prijavljeno je da pumpe s kompaktnim pogonom koriste SMA tankog filma za aplikacije koje pokreće mikropumpa23.Pogonska frekvencija tankoslojne SMA membrane ključni je faktor u kontroli brzine vozača.Stoga SMA linearni motori imaju bolji dinamički odziv od SMA opružnih ili štapnih motora.Meka robotika i tehnologija zahvata dvije su druge aplikacije koje koriste aktuatore temeljene na SMA.Na primjer, za zamjenu standardnog aktuatora koji se koristi u prostornoj stezaljci od 25 N, razvijen je paralelni aktuator 24 od legure s memorijom oblika.U drugom slučaju, SMA meki aktuator proizveden je na temelju žice s ugrađenom matricom koja može proizvesti maksimalnu silu povlačenja od 30 N. Zbog svojih mehaničkih svojstava, SMA se također koriste za proizvodnju aktuatora koji oponašaju biološke fenomene.Jedan takav razvoj uključuje 12-staničnog robota koji je biomimetik organizma nalik glisti sa SMA za generiranje sinusoidnog gibanja do vatre26,27.
Kao što je ranije spomenuto, postoji ograničenje maksimalne sile koja se može postići od postojećih aktuatora baziranih na SMA.Kako bi se riješio ovaj problem, ova studija predstavlja biomimetičku bimodalnu strukturu mišića.Pokreće se žicom od legure s memorijom oblika.Pruža sustav klasifikacije koji uključuje nekoliko žica od legura s memorijom oblika.Do danas u literaturi nisu opisani aktuatori bazirani na SMA sa sličnom arhitekturom.Ovaj jedinstveni i novi sustav temeljen na SMA razvijen je za proučavanje ponašanja SMA tijekom bimodalnog poravnavanja mišića.U usporedbi s postojećim aktuatorima koji se temelje na SMA, cilj ove studije bio je stvoriti biomimetički dipvaleratni aktuator za generiranje značajno većih sila u malom volumenu.U usporedbi s konvencionalnim pogonima pogonjenim koračnim motorom koji se koriste u sustavima automatizacije i upravljanja HVAC zgradama, predloženi dizajn bimodalnog pogona temeljen na SMA smanjuje težinu pogonskog mehanizma za 67%.U nastavku se pojmovi "mišić" i "pogon" koriste naizmjenično.Ova studija istražuje multifizičku simulaciju takvog pogona.Mehaničko ponašanje takvih sustava proučavano je eksperimentalnim i analitičkim metodama.Distribucija sile i temperature dodatno je istražena pri ulaznom naponu od 7 V. Nakon toga je provedena parametarska analiza kako bi se bolje razumio odnos između ključnih parametara i izlazne sile.Konačno, zamišljeni su hijerarhijski aktuatori i predloženi su učinci hijerarhijske razine kao potencijalno buduće područje za nemagnetske aktuatore za protetske primjene.Prema rezultatima gore navedenih studija, korištenje jednostupanjske arhitekture proizvodi sile najmanje četiri do pet puta veće od prijavljenih aktuatora temeljenih na SMA.Osim toga, pokazalo se da je ista pogonska snaga koju generira višerazinski višerazinski pogon više od deset puta veća od konvencionalnih SMA pogona.Studija zatim izvještava o ključnim parametrima koristeći analizu osjetljivosti između različitih dizajna i ulaznih varijabli.Početna duljina SMA žice (\(l_0\)), perasti kut (\(\alpha\)) i broj pojedinačnih niti (n) u svakoj pojedinačnoj niti imaju snažan negativan učinak na veličinu pokretačke sile.jakosti, dok se ulazni napon (energija) pokazao pozitivno koreliranim.
SMA žica pokazuje efekt pamćenja oblika (SME) koji se vidi u obitelji legura nikal-titan (Ni-Ti).Tipično, SMA pokazuju dvije faze ovisne o temperaturi: fazu niske temperature i fazu visoke temperature.Obje faze imaju jedinstvena svojstva zbog prisutnosti različitih kristalnih struktura.U fazi austenita (faza visoke temperature) koja postoji iznad temperature transformacije, materijal pokazuje veliku čvrstoću i slabo se deformira pod opterećenjem.Legura se ponaša kao nehrđajući čelik, pa može izdržati veće pritiske aktiviranja.Koristeći ovo svojstvo Ni-Ti legura, SMA žice su nagnute kako bi oblikovale pokretač.Razvijeni su odgovarajući analitički modeli za razumijevanje temeljne mehanike toplinskog ponašanja SMA pod utjecajem različitih parametara i različitih geometrija.Dobiveno je dobro slaganje između eksperimentalnih i analitičkih rezultata.
Provedena je eksperimentalna studija na prototipu prikazanom na slici 9a kako bi se procijenila izvedba bimodalnog pogona temeljenog na SMA.Dva od ovih svojstava, sila koju stvara pogon (mišićna sila) i temperatura SMA žice (SMA temperatura), izmjerena su eksperimentalno.Kako se razlika napona povećava duž cijele duljine žice u pogonu, temperatura žice se povećava zbog efekta Jouleovog zagrijavanja.Ulazni napon je primijenjen u dva ciklusa od 10 s (prikazano crvenim točkama na sl. 2a, b) s periodom hlađenja od 15 s između svakog ciklusa.Sila blokiranja izmjerena je pomoću piezoelektričnog mjerača naprezanja, a raspodjela temperature SMA žice praćena je u stvarnom vremenu pomoću znanstvene LWIR kamere visoke razlučivosti (pogledajte karakteristike korištene opreme u tablici 2).pokazuje da se tijekom faze visokog napona temperatura žice monotono povećava, ali kada struja ne teče, temperatura žice nastavlja padati.U trenutnom eksperimentalnom postavu, temperatura SMA žice je pala tijekom faze hlađenja, ali je i dalje bila iznad temperature okoline.Na sl.2e prikazuje snimku temperature na SMA žici snimljenu s LWIR kamere.S druge strane, na sl.Slika 2a prikazuje silu blokiranja koju stvara pogonski sustav.Kada sila mišića premaši povratnu silu opruge, pomična ruka, kao što je prikazano na slici 9a, počinje se kretati.Čim aktiviranje započne, pomična ruka dolazi u kontakt sa senzorom, stvarajući tjelesnu silu, kao što je prikazano na sl.2c, d.Kada je maksimalna temperatura blizu \(84\,^{\circ}\hbox {C}\), najveća promatrana sila je 105 N.
Grafikon prikazuje eksperimentalne rezultate temperature SMA žice i sile koju generira bimodalni aktuator temeljen na SMA tijekom dva ciklusa.Ulazni napon primjenjuje se u dva ciklusa od 10 sekundi (prikazano crvenim točkama) s periodom hlađenja od 15 sekundi između svakog ciklusa.SMA žica korištena za eksperimente bila je Flexinol žica promjera 0,51 mm tvrtke Dynalloy, Inc. (a) Grafikon prikazuje eksperimentalnu silu dobivenu tijekom dva ciklusa, (c, d) prikazuje dva neovisna primjera djelovanja pokretača pokretne ruke na PACEline CFT/5kN piezoelektrični pretvarač sile, (b) graf prikazuje maksimalnu temperaturu cijele SMA žice tijekom vremena dva ciklusa, (e) prikazuje temperaturu snimka snimljena sa SMA žice pomoću LWIR kamere softvera FLIR ResearchIR.Geometrijski parametri koji su uzeti u obzir u pokusima dani su u tablici.jedan.
Rezultati simulacije matematičkog modela i eksperimentalni rezultati uspoređeni su pod uvjetima ulaznog napona od 7V, kao što je prikazano na slici 5.Prema rezultatima parametarske analize i kako bi se izbjegla mogućnost pregrijavanja SMA žice, aktuatoru je dovedena snaga od 11,2 W.Programabilno istosmjerno napajanje korišteno je za napajanje 7 V kao ulaznog napona, a struja od 1,6 A izmjerena je preko žice.Sila koju stvara pogon i temperatura SDR-a povećavaju se primjenom struje.Uz ulazni napon od 7 V, maksimalna izlazna sila dobivena iz rezultata simulacije i eksperimentalnih rezultata prvog ciklusa je 78 N, odnosno 96 N.U drugom ciklusu maksimalna izlazna sila simulacijskih i eksperimentalnih rezultata bila je 150 N, odnosno 105 N.Nepodudarnost između mjerenja sile okluzije i eksperimentalnih podataka može biti posljedica metode koja se koristi za mjerenje sile okluzije.Eksperimentalni rezultati prikazani na sl.Slike 5a odgovaraju mjerenju sile blokiranja, koja je pak izmjerena kada je pogonska osovina bila u kontaktu s PACEline CFT/5kN piezoelektričnim pretvaračem sile, kao što je prikazano na sl.2s.Stoga, kada pogonsko vratilo nije u kontaktu sa senzorom sile na početku zone hlađenja, sila odmah postaje nula, kao što je prikazano na slici 2d.Osim toga, drugi parametri koji utječu na formiranje sile u sljedećim ciklusima su vrijednosti vremena hlađenja i koeficijent konvektivnog prijenosa topline u prethodnom ciklusu.Od fig.2b, može se vidjeti da nakon perioda hlađenja od 15 sekundi, SMA žica nije dosegla sobnu temperaturu i stoga je imala višu početnu temperaturu (\(40\,^{\circ }\hbox {C}\)) u drugom ciklusu vožnje u usporedbi s prvim ciklusom (\(25\, ^{\circ}\hbox {C}\)).Stoga, u usporedbi s prvim ciklusom, temperatura SMA žice tijekom drugog ciklusa zagrijavanja doseže početnu temperaturu austenita (\(A_s\)) ranije i ostaje duže u prijelaznom razdoblju, što rezultira naprezanjem i silom.S druge strane, raspodjele temperature tijekom ciklusa grijanja i hlađenja dobivene eksperimentima i simulacijama imaju visoku kvalitativnu sličnost s primjerima iz termografske analize.Usporedna analiza toplinskih podataka SMA žice iz eksperimenata i simulacija pokazala je dosljednost tijekom ciklusa grijanja i hlađenja i unutar prihvatljivih tolerancija za eksperimentalne podatke.Maksimalna temperatura SMA žice, dobivena iz rezultata simulacije i eksperimenata prvog ciklusa, je \(89\,^{\circ }\hbox {C}\) odnosno \(75\,^{\circ }\hbox { C }\), au drugom ciklusu maksimalna temperatura SMA žice je \(94\,^{\circ }\hbox {C}\) i \(83\,^{\ circ }\ hbox {C}\).Temeljno razvijen model potvrđuje učinak efekta pamćenja oblika.Uloga umora i pregrijavanja nije razmatrana u ovom pregledu.U budućnosti će se model poboljšati kako bi uključio povijest naprezanja SMA žice, čineći ga prikladnijim za inženjerske primjene.Grafičke vrijednosti izlazne sile pogona i temperature SMA dobivene iz bloka Simulink unutar su dopuštenih tolerancija eksperimentalnih podataka pod uvjetom impulsa ulaznog napona od 7 V. Ovo potvrđuje ispravnost i pouzdanost razvijenog matematičkog modela.
Matematički model razvijen je u okruženju MathWorks Simulink R2020b pomoću osnovnih jednadžbi opisanih u odjeljku Metode.Na sl.Slika 3b prikazuje blok dijagram matematičkog modela Simulink.Model je simuliran za impuls ulaznog napona od 7 V kao što je prikazano na sl. 2a, b.Vrijednosti parametara korištenih u simulaciji navedene su u tablici 1. Rezultati simulacije prijelaznih procesa prikazani su na slikama 1 i 1. Slike 3a i 4. Na sl.Slika 4a,b prikazuje inducirani napon u SMA žici i silu koju generira aktuator kao funkciju vremena. Tijekom obrnute transformacije (grijanja), kada je temperatura SMA žice, \(T < A_s^{\prime}\) (početna temperatura austenitne faze modificirane naprezanjem), stopa promjene volumnog udjela martenzita (\(\dot{\xi }\)) bit će nula. Tijekom obrnute transformacije (grijanja), kada je temperatura SMA žice, \(T < A_s^{\prime}\) (početna temperatura austenitne faze modificirane naprezanjem), stopa promjene volumnog udjela martenzita (\(\dot{\ xi }\)) bit će nula. U vrijeme obrnutog prevraćenja (grijanja), kada temperatura provoloka SMA, \(T < A_s^{\prime}\) (temperatura početka austenitne faze, modificirano naprezanje), brzina izmjene volumena do martenzita (\(\dot{\ xi }\)) bit će jednaka nuli. Tijekom obrnute transformacije (grijanja), kada je temperatura SMA žice, \(T < A_s^{\prime}\) (početna temperatura austenita modificiranog naprezanjem), stopa promjene volumnog udjela martenzita (\(\dot{\ xi }\ )) bit će nula.在反向转变（加热）过程中，当SMA 线温度\(T < A_s^{\prime}\)（应力修正奥氏体相起始温度）时，马氏体体积分数的变化率（\(\dot{\ xi }\)) 将为零。在 反向 转变 （加热） 中 ， 当 当 当 线 温度 \ (t
(a) Rezultat simulacije koji pokazuje raspodjelu temperature i temperaturu spoja izazvanu naprezanjem u divaleratnom aktuatoru temeljenom na SMA.Kada temperatura žice prijeđe temperaturu austenitnog prijelaza u fazi zagrijavanja, modificirana temperatura austenitnog prijelaza počinje rasti, a slično tome, kada temperatura žice prijeđe temperaturu martenzitnog prijelaza u fazi hlađenja, temperatura martenzitnog prijelaza se smanjuje.SMA za analitičko modeliranje procesa aktiviranja.(Za detaljan prikaz svakog podsustava Simulink modela pogledajte odjeljak s dodatkom dodatne datoteke.)
Rezultati analize za različite distribucije parametara prikazani su za dva ciklusa ulaznog napona od 7 V (ciklusi zagrijavanja od 10 sekundi i ciklusi hlađenja od 15 sekundi).Dok (ac) i (e) prikazuju distribuciju tijekom vremena, s druge strane (d) i (f) ilustriraju distribuciju s temperaturom.Za odgovarajuće ulazne uvjete, maksimalno promatrano naprezanje je 106 MPa (manje od 345 MPa, granica tečenja žice), sila je 150 N, najveći pomak je 270 µm, a minimalni volumni udio martenzita je 0,91.S druge strane, promjena naprezanja i promjena volumnog udjela martenzita s temperaturom slične su karakteristikama histereze.
Isto objašnjenje vrijedi za izravnu transformaciju (hlađenje) iz austenitne faze u martenzitnu fazu, gdje su temperatura SMA žice (T) i krajnja temperatura martenzitne faze modificirane naprezanjem (\(M_f^{\prime}\ )) izvrsne.Na sl.4d,f prikazuje promjenu induciranog naprezanja (\(\sigma\)) i volumnog udjela martenzita (\(\xi\)) u SMA žici kao funkciju promjene temperature SMA žice (T), za oba ciklusa vožnje.Na sl.Slika 3a prikazuje promjenu temperature SMA žice s vremenom ovisno o impulsu ulaznog napona.Kao što se može vidjeti na slici, temperatura žice nastavlja rasti osiguravanjem izvora topline na nultom naponu i naknadnim konvektivnim hlađenjem.Tijekom zagrijavanja, ponovna transformacija martenzita u austenitnu fazu počinje kada temperatura SMA žice (T) prijeđe temperaturu nukleacije austenita korigiranu naprezanjem (\(A_s^{\prime}\)).Tijekom ove faze, SMA žica je komprimirana i aktuator stvara silu.Također tijekom hlađenja, kada temperatura SMA žice (T) prijeđe temperaturu nukleacije martenzitne faze modificirane naprezanjem (\(M_s^{\prime}\)) dolazi do pozitivnog prijelaza iz austenitne faze u martenzitnu fazu.pogonska sila se smanjuje.
Glavni kvalitativni aspekti bimodalnog pogona temeljenog na SMA mogu se dobiti iz rezultata simulacije.U slučaju ulaza naponskog impulsa, temperatura SMA žice se povećava zbog Jouleovog učinka zagrijavanja.Početna vrijednost volumnog udjela martenzita (\(\xi\)) postavljena je na 1, budući da je materijal u početku u potpuno martenzitnoj fazi.Kako se žica nastavlja zagrijavati, temperatura SMA žice prelazi temperaturu nukleacije austenita s korekcijom naprezanja \(A_s^{\prime}\), što rezultira smanjenjem volumnog udjela martenzita, kao što je prikazano na slici 4c.Osim toga, na sl.4e prikazuje raspodjelu hodova aktuatora u vremenu, a na sl.5 – pogonska sila u funkciji vremena.Povezani sustav jednadžbi uključuje temperaturu, volumni udio martenzita i naprezanje koje se razvija u žici, što rezultira skupljanjem SMA žice i silom koju stvara aktuator.Kao što je prikazano na sl.4d,f, varijacija napona s temperaturom i varijacija volumnog udjela martenzita s temperaturom odgovaraju karakteristikama histereze SMA u simuliranom slučaju pri 7 V.
Eksperimentima i analitičkim proračunima dobivena je usporedba voznih parametara.Žice su bile podvrgnute pulsirajućem ulaznom naponu od 7 V tijekom 10 sekundi, zatim su ohlađene 15 sekundi (faza hlađenja) tijekom dva ciklusa.Perasti kut postavljen je na \(40^{\circ}\), a početna duljina SMA žice u svakom pojedinačnom kraku igle postavljena je na 83 mm.(a) Mjerenje pogonske sile mjernom ćelijom (b) Praćenje temperature žice termalnom infracrvenom kamerom.
Kako bi se razumio utjecaj fizikalnih parametara na silu koju proizvodi pogon, provedena je analiza osjetljivosti matematičkog modela na odabrane fizikalne parametre, te su parametri rangirani prema utjecaju.Prvo, uzorkovanje parametara modela obavljeno je pomoću principa eksperimentalnog dizajna koji su slijedili jednoliku distribuciju (vidi Dopunski odjeljak o analizi osjetljivosti).U ovom slučaju, parametri modela uključuju ulazni napon (\(V_{in}\)), početnu duljinu SMA žice (\(l_0\)), kut trokuta (\(\alpha\)), konstantu prednaprezanja opruge (\( K_x\ )), konvekcijski koeficijent prijenosa topline (\(h_T\)) i broj unimodalnih grana (n).U sljedećem koraku, vršna mišićna snaga odabrana je kao zahtjev za dizajn studije i dobiveni su parametarski učinci svakog skupa varijabli na snagu.Dijagrami tornada za analizu osjetljivosti izvedeni su iz korelacijskih koeficijenata za svaki parametar, kao što je prikazano na slici 6a.
(a) Vrijednosti koeficijenata korelacije parametara modela i njihov učinak na maksimalnu izlaznu silu od 2500 jedinstvenih skupina gore navedenih parametara modela prikazani su na dijagramu tornada.Grafikon prikazuje korelaciju ranga nekoliko pokazatelja.Jasno je da je \(V_{in}\) jedini parametar s pozitivnom korelacijom, a \(l_0\) je parametar s najvećom negativnom korelacijom.Učinak različitih parametara u različitim kombinacijama na vršnu mišićnu snagu prikazan je u (b, c).\(K_x\) je u rasponu od 400 do 800 N/m, a n u rasponu od 4 do 24. Napon (\(V_{in}\)) se promijenio od 4V do 10V, duljina žice (\(l_{0 } \)) promijenila se od 40 do 100 mm, a kut repa (\ (\alpha \)) varirao je od \ (20 – 60 \, ^ {\circ }\).
Na sl.Slika 6a prikazuje tornado dijagram različitih korelacijskih koeficijenata za svaki parametar sa zahtjevima dizajna vršne pogonske sile.Od fig.6a može se vidjeti da je parametar napona (\(V_{in}\)) izravno povezan s maksimalnom izlaznom silom, a konvektivni koeficijent prijenosa topline (\(h_T\)), kut plamena (\ ( \alpha\)), konstanta pomačne opruge (\(K_x\)) u negativnoj je korelaciji s izlaznom silom i početnom duljinom (\(l_0\)) SMA žice i brojem unimodalnih grana es (n) pokazuje snažnu inverznu korelaciju U slučaju izravne korelacije U slučaju veće vrijednosti koeficijenta korelacije napona (\(V_ {in}\)) pokazuje da ovaj parametar ima najveći učinak na izlaznu snagu.Druga slična analiza mjeri vršnu silu procjenom učinka različitih parametara u različitim kombinacijama dva računska prostora, kao što je prikazano na sl. 6b, c.\(V_{in}\) i \(l_0\), \(\alpha\) i \(l_0\) imaju slične uzorke, a grafikon pokazuje da \(V_{in}\) i \(\alpha\ ) i \(\alpha\) imaju slične uzorke.Manje vrijednosti \(l_0\) rezultiraju većim vršnim silama.Druga dva dijagrama su u skladu sa slikom 6a, gdje su n i \(K_x\) u negativnoj korelaciji, a \(V_{in}\) u pozitivnoj korelaciji.Ova analiza pomaže definirati i prilagoditi utjecajne parametre pomoću kojih se izlazna sila, hod i učinkovitost pogonskog sustava mogu prilagoditi zahtjevima i primjeni.
Trenutni istraživački rad uvodi i istražuje hijerarhijske pogone s N razina.U hijerarhiji na dvije razine, kao što je prikazano na slici 7a, gdje se umjesto svake SMA žice aktuatora prve razine postiže bimodalni raspored, kao što je prikazano na slici 7a.9e.Na sl.Slika 7c prikazuje kako je SMA žica omotana oko pomične ruke (pomoćne ruke) koja se pomiče samo u uzdužnom smjeru.Međutim, primarna pomična ruka nastavlja se kretati na isti način kao i pomična ruka višestupanjskog aktuatora 1. stupnja.Obično se N-fazni pogon stvara zamjenom \(N-1\) SMA žice s pogonom prvog stupnja.Kao rezultat toga, svaka grana oponaša pogon prvog stupnja, s izuzetkom grane koja drži samu žicu.Na taj način se mogu formirati ugniježđene strukture koje stvaraju sile nekoliko puta veće od sila primarnih pogona.U ovoj studiji, za svaku je razinu uzeta u obzir ukupna efektivna duljina SMA žice od 1 m, kao što je prikazano u tabličnom obliku na slici 7d.Struja kroz svaku žicu u svakom unimodalnom dizajnu i rezultirajuće prednaprezanje i napon u svakom segmentu SMA žice isti su na svakoj razini.Prema našem analitičkom modelu, izlazna sila je u pozitivnoj korelaciji s razinom, dok je pomak u negativnoj korelaciji.U isto vrijeme, postojao je kompromis između pomaka i snage mišića.Kao što se vidi na sl.7b, dok se maksimalna sila postiže u najvećem broju slojeva, najveći pomak se uočava u najnižem sloju.Kada je razina hijerarhije postavljena na \(N=5\), utvrđena je vršna mišićna sila od 2,58 kN s 2 promatrana udarca \(\upmu\)m.S druge strane, pogon prvog stupnja stvara silu od 150 N pri hodu od 277 \(\upmu\)m.Višerazinski aktuatori mogu oponašati stvarne biološke mišiće, pri čemu umjetni mišići temeljeni na legurama za pamćenje oblika mogu generirati znatno veće sile s preciznim i finijim pokretima.Ograničenja ovog minijaturiziranog dizajna su da se, kako se hijerarhija povećava, kretanje uvelike smanjuje i povećava se složenost procesa proizvodnje pogona.
(a) Dvostupanjski (\(N=2\)) slojeviti linearni aktuatorski sustav od legure s memorijom oblika prikazan je u bimodalnoj konfiguraciji.Predloženi model se postiže zamjenom SMA žice u slojevitom aktuatoru prvog stupnja s drugim slojevitim aktuatorom s jednim stupnjem.(c) Deformirana konfiguracija višeslojnog aktuatora drugog stupnja.(b) Opisuje se raspodjela sila i pomaka ovisno o broju razina.Utvrđeno je da je vršna sila aktuatora u pozitivnoj korelaciji s razinom ljestvice na grafu, dok je hod u negativnoj korelaciji s razinom ljestvice.Struja i prednapon u svakoj žici ostaju konstantni na svim razinama.(d) Tablica prikazuje broj odvojaka i duljinu SMA žice (vlakna) na svakoj razini.Karakteristike žica označene su indeksom 1, a broj sekundarnih grana (jedan spojen na primarni krak) označen je najvećim brojem u indeksu.Na primjer, na razini 5, \(n_1\) odnosi se na broj SMA žica prisutnih u svakoj bimodalnoj strukturi, a \(n_5\) se odnosi na broj pomoćnih krakova (jedan povezan s glavnim krakom).
Mnogi su istraživači predložili različite metode za modeliranje ponašanja SMA s memorijom oblika, koje ovise o termomehaničkim svojstvima koja prate makroskopske promjene u kristalnoj strukturi povezane s faznim prijelazom.Formulacija konstitutivnih metoda je sama po sebi složena.Fenomenološki model koji se najčešće koristi predlaže Tanaka28 i naširoko se koristi u inženjerskim primjenama.Fenomenološki model koji je predložio Tanaka [28] pretpostavlja da je volumni udio martenzita eksponencijalna funkcija temperature i naprezanja.Kasnije su Liang i Rogers29 i Brinson30 predložili model u kojem se pretpostavlja da je dinamika faznog prijelaza kosinusna funkcija napona i temperature, uz male modifikacije modela.Becker i Brinson predložili su kinetički model temeljen na faznom dijagramu za modeliranje ponašanja SMA materijala pod proizvoljnim uvjetima opterećenja kao i djelomičnim prijelazima.Banerjee32 koristi metodu dinamike faznog dijagrama Bekkera i Brinsona31 za simulaciju manipulatora s jednim stupnjem slobode koji su razvili Elahinia i Ahmadian33.Kinetičke metode temeljene na faznim dijagramima, koje uzimaju u obzir nemonotonu promjenu napona s temperaturom, teško je implementirati u inženjerske primjene.Elakhinia i Ahmadian skreću pozornost na ove nedostatke postojećih fenomenoloških modela i predlažu prošireni fenomenološki model za analizu i definiranje ponašanja pamćenja oblika pod bilo kojim složenim uvjetima opterećenja.
Strukturni model SMA žice daje naprezanje (\(\sigma\)), deformaciju (\(\epsilon\)), temperaturu (T) i volumni udio martenzita (\(\xi\)) SMA žice.Fenomenološki konstitutivni model prvi je predložio Tanaka28, a kasnije su ga prihvatili Liang29 i Brinson30.Derivat jednadžbe ima oblik:
gdje je E fazno ovisan SMA Youngov modul dobiven korištenjem \(\displaystyle E=\xi E_M + (1-\xi )E_A\) i \(E_A\) i \(E_M\) koji predstavljaju Youngov modul su austenitne odnosno martenzitne faze, a koeficijent toplinskog širenja predstavljen je s \(\theta _T\).Faktor doprinosa faznog prijelaza je \(\Omega = -E \epsilon _L\) i \(\epsilon _L\) je najveća nadoknadiva deformacija u SMA žici.
Jednadžba fazne dinamike podudara se s kosinusnom funkcijom koju je razvio Liang29, a kasnije usvojio Brinson30 umjesto eksponencijalne funkcije koju je predložio Tanaka28.Model faznog prijelaza proširenje je modela koji su predložili Elakhinia i Ahmadian34 i modificiran na temelju uvjeta faznog prijelaza koje su dali Liang29 i Brinson30.Uvjeti korišteni za ovaj model faznog prijelaza vrijede pod složenim termomehaničkim opterećenjima.U svakom trenutku izračunava se vrijednost volumnog udjela martenzita pri modeliranju konstitutivne jednadžbe.
Glavna jednadžba retransformacije, izražena transformacijom martenzita u austenit pod uvjetima zagrijavanja, je sljedeća:
gdje je \(\xi\) volumni udio martenzita, \(\xi _M\) volumni udio martenzita dobiven prije zagrijavanja, \(\displaystyle a_A = \pi /(A_f – A_s)\), \ ( \displaystyle b_A = -a_A/C_A\) i \(C_A\) – parametri aproksimacije krivulje, T – temperatura SMA žice, \(A_s\) i \(A _f\) – temperatura početka i kraja austenitne faze.
Jednadžba izravne kontrole transformacije, predstavljena faznom transformacijom austenita u martenzit u uvjetima hlađenja, je:
gdje je \(\xi _A\) volumni udio martenzita dobiven prije hlađenja, \(\displaystyle a_M = \pi /(M_s – M_f)\), \(\displaystyle b_M = -a_M/C_M\) i \ ( C_M \) – parametri prilagodbe krivulje, T – temperatura SMA žice, \(M_s\) i \(M_f\) – početna i konačna temperatura martenzita, redom.
Nakon što su jednadžbe (3) i (4) diferencirane, jednadžba inverzne i izravne transformacije pojednostavljuje se na sljedeći oblik:
Tijekom transformacije naprijed i natrag \(\eta _{\sigma}\) i \(\eta _{T}\) imaju različite vrijednosti.Osnovne jednadžbe povezane s \(\eta _{\sigma}\) i \(\eta _{T}\) izvedene su i detaljno raspravljene u dodatnom odjeljku.
Toplinska energija potrebna za podizanje temperature SMA žice dolazi od Jouleovog učinka zagrijavanja.Toplinska energija koju apsorbira ili oslobađa SMA žica predstavljena je latentnom toplinom transformacije.Gubitak topline u SMA žici nastaje zbog prisilne konvekcije, a s obzirom na zanemariv učinak zračenja, jednadžba bilance toplinske energije je sljedeća:
Gdje je \(m_{wire}\) ukupna masa SMA žice, \(c_{p}\) specifični toplinski kapacitet SMA, \(V_{in}\) je napon primijenjen na žicu, \(R_{ohm} \ ) – fazno ovisan otpor SMA, definiran kao;\(R_{ohm} = (l/A_{križ})[\xi r_M + (1-\xi )r_A]\ ) gdje su \(r_M\ ) i \(r_A\) SMA fazni otpor u martenzitu i austenitu, redom, \(A_{c}\) je površina SMA žice, \(\Delta H \) je legura s memorijom oblika.Latentna toplina prijelaza žice, T i \(T_{\infty}\) su temperature SMA žice odnosno temperature okoline.
Kada se aktivira žica od legure s memorijom oblika, žica se sabija, stvarajući silu u svakoj grani bimodalnog dizajna koja se naziva sila vlakana.Sile vlakana u svakoj niti SMA žice zajedno stvaraju mišićnu silu koja se aktivira, kao što je prikazano na slici 9e.Zbog prisutnosti poprečne opruge, ukupna sila mišića N-tog višeslojnog aktuatora je:
Zamjenom \(N = 1\) u jednadžbu (7), mišićna snaga prototipa bimodalnog pogona prvog stupnja može se dobiti kako slijedi:
gdje je n broj unimodalnih krakova, \(F_m\) je mišićna sila koju stvara pogon, \(F_f\) je čvrstoća vlakana u SMA žici, \(K_x\) je krutost prednaprezanja.opruga, \(\alpha\) je kut trokuta, \(x_0\) je početni pomak prednaponske opruge koja drži SMA kabel u prednapetom položaju, a \(\Delta x\) je hod aktuatora.
Ukupni pomak ili kretanje pogona (\(\Delta x\)) ovisno o naponu (\(\sigma\)) i naprezanju (\(\epsilon\)) na SMA žici N-tog stupnja, pogon je postavljen na (pogledajte sl. dodatni dio izlaza):
Kinematičke jednadžbe daju odnos između pogonske deformacije (\(\epsilon\)) i pomaka ili pomaka (\(\Delta x\)).Deformacija Arb žice kao funkcija početne duljine Arb žice (\(l_0\)) i duljine žice (l) u bilo kojem trenutku t u jednoj unimodalnoj grani je sljedeća:
gdje se \(l = \sqrt{l_0^2 +(\Delta x_1)^2 – 2 l_0 (\Delta x_1) \cos \alpha _1}\) dobiva primjenom formule kosinusa u \(\Delta\)ABB ', kao što je prikazano na slici 8. Za prvi stupanj pogona (\(N = 1\)), \(\Delta x_1\) je \(\Delta x\), i \(\alpha _1\) je \(\alpha \) kako je prikazano u Kao što je prikazano na slici 8, diferenciranjem vremena iz jednadžbe (11) i zamjenom vrijednosti l, brzina deformacije može se napisati kao:
gdje je \(l_0\) početna duljina SMA žice, l je duljina žice u bilo kojem trenutku t u jednoj unimodalnoj grani, \(\epsilon\) je deformacija razvijena u SMA žici, a \(\alpha \) je kut trokuta, \(\Delta x\) je pogonski pomak (kao što je prikazano na slici 8).
Svih n struktura s jednim vrhom (\(n=6\) na ovoj slici) povezano je u seriju s \(V_{in}\) kao ulaznim naponom.Faza I: Shematski dijagram SMA žice u bimodalnoj konfiguraciji u uvjetima nultog napona Faza II: Prikazana je kontrolirana struktura gdje je SMA žica komprimirana zbog inverzne pretvorbe, kao što je prikazano crvenom linijom.
Kao dokaz koncepta, bimodalni pogon temeljen na SMA razvijen je za testiranje simuliranog izvođenja temeljnih jednadžbi s eksperimentalnim rezultatima.CAD model bimodalnog linearnog aktuatora prikazan je na sl.9a.S druge strane, na sl.Slika 9c prikazuje novi dizajn predložen za rotacijsku prizmatičnu vezu koja koristi dvoravninski aktuator temeljen na SMA s bimodalnom strukturom.Komponente pogona proizvedene su aditivnom proizvodnjom na Ultimaker 3 Extended 3D pisaču.Materijal koji se koristi za 3D ispis komponenti je polikarbonat koji je prikladan za materijale otporne na toplinu jer je jak, izdržljiv i ima visoku temperaturu staklenog prijelaza (110-113 \(^{\circ }\) C).Osim toga, Dynalloy, Inc. Flexinol žica od legure s memorijom oblika korištena je u eksperimentima, a svojstva materijala koja odgovaraju Flexinol žici korištena su u simulacijama.Više SMA žica raspoređeno je kao vlakna prisutna u bimodalnom rasporedu mišića kako bi se postigle visoke sile koje proizvode višeslojni aktuatori, kao što je prikazano na sl. 9b, d.
Kao što je prikazano na slici 9a, oštri kut koji tvori SMA žica pomične ruke naziva se kut (\(\alpha\)).Sa terminalnim stezaljkama pričvršćenim na lijeve i desne stezaljke, SMA žica se drži pod željenim bimodalnim kutom.Uređaj za prednaponsku oprugu koji se drži na opružnom konektoru dizajniran je za podešavanje različitih produžnih grupa prednaponskih opruga prema broju (n) SMA vlakana.Osim toga, položaj pokretnih dijelova dizajniran je tako da je SMA žica izložena vanjskom okruženju radi hlađenja prisilnom konvekcijom.Gornja i donja ploča odvojivog sklopa pomažu održati SMA žicu hladnom s ekstrudiranim izrezima dizajniranim za smanjenje težine.Osim toga, oba kraja CMA žice su fiksirana na lijevi odnosno desni terminal pomoću stezaljke.Klip je pričvršćen na jedan kraj pomičnog sklopa kako bi se održao razmak između gornje i donje ploče.Klip se također koristi za primjenu sile blokiranja na senzor preko kontakta za mjerenje sile blokiranja kada se aktivira SMA žica.
Bimodalna mišićna struktura SMA je električno spojena u seriju i napajana ulaznim impulsnim naponom.Tijekom ciklusa naponskog impulsa, kada se napon primijeni i SMA žica se zagrije iznad početne temperature austenita, duljina žice u svakoj niti se skraćuje.Ovo povlačenje aktivira podsklop pomične ruke.Kada je napon u istom ciklusu smanjen na nulu, zagrijana SMA žica se ohladila ispod temperature površine martenzita, čime se vratila u svoj prvobitni položaj.U uvjetima nultog naprezanja, SMA žica se prvo pasivno rasteže prednaponskom oprugom da bi se postiglo detvinirano martenzitno stanje.Vijak, kroz koji prolazi SMA žica, pomiče se zbog kompresije koja nastaje primjenom naponskog impulsa na SMA žicu (SPA dolazi do austenitne faze), što dovodi do aktiviranja pomične poluge.Kada se SMA žica uvuče, prednaponska opruga stvara suprotnu silu daljnjim rastezanjem opruge.Kada stres u impulsnom naponu postane nula, SMA žica se izdužuje i mijenja svoj oblik zbog prisilnog konvekcijskog hlađenja, dostižući dvostruku martenzitnu fazu.
Predloženi linearni aktuatorski sustav temeljen na SMA ima bimodalnu konfiguraciju u kojoj su žice SMA pod kutom.(a) prikazuje CAD model prototipa, koji spominje neke komponente i njihova značenja za prototip, (b, d) predstavljaju razvijeni eksperimentalni prototip35.Dok (b) prikazuje pogled odozgo na prototip s električnim spojevima i korištenim prednaponskim oprugama i mjeračima naprezanja, (d) prikazuje perspektivni pogled na postavu.(e) Dijagram linearnog pokretačkog sustava sa SMA žicama postavljenim bimodalno u bilo kojem trenutku t, pokazujući smjer i tijek vlakana i snagu mišića.(c) Predložena je rotacijska prizmatična veza s 2 DOF-a za postavljanje aktuatora temeljenog na SMA u dvije ravnine.Kao što je prikazano, veza prenosi linearno gibanje od donjeg pogona do gornjeg kraka, stvarajući rotacijsku vezu.S druge strane, kretanje para prizmi je isto kao i kretanje višeslojnog pogona prvog stupnja.
Provedena je eksperimentalna studija na prototipu prikazanom na slici 9b kako bi se ocijenila izvedba bimodalnog pogona temeljenog na SMA.Kao što je prikazano na slici 10a, eksperimentalna postavka sastojala se od programabilnog istosmjernog napajanja za napajanje ulaznog napona SMA žicama.Kao što je prikazano na sl.Na slici 10b, piezoelektrični mjerač naprezanja (PACEline CFT/5kN) korišten je za mjerenje sile blokiranja korištenjem Graphtec GL-2000 data loggera.Podatke bilježi domaćin za daljnje proučavanje.Mjeri za mjerenje naprezanja i pojačala naboja zahtijevaju stalno napajanje kako bi proizveli naponski signal.Odgovarajući signali pretvaraju se u izlazne snage u skladu s osjetljivošću senzora piezoelektrične sile i drugim parametrima kako je opisano u tablici 2. Kada se primijeni impuls napona, temperatura SMA žice se povećava, uzrokujući komprimiranje SMA žice, što uzrokuje generiranje sile u aktuatoru.Eksperimentalni rezultati izlazne snage mišića pomoću ulaznog naponskog impulsa od 7 V prikazani su na sl.2a.
(a) Sustav linearnog aktuatora temeljen na SMA postavljen je u eksperimentu za mjerenje sile koju generira aktuator.Merna ćelija mjeri silu blokiranja i napaja se napajanjem od 24 V DC.Pad napona od 7 V primijenjen je duž cijele duljine kabela pomoću programabilnog istosmjernog napajanja GW Instek.SMA žica se skuplja zbog topline, a pomična ruka dodiruje mjernu ćeliju i djeluje blokirajućom silom.Merna ćelija je spojena na GL-2000 data logger i podaci se pohranjuju na glavnom računalu za daljnju obradu.(b) Dijagram koji prikazuje lanac komponenti eksperimentalne postavke za mjerenje mišićne snage.
Legure s pamćenjem oblika pobuđuju se toplinskom energijom, tako da temperatura postaje važan parametar za proučavanje fenomena pamćenja oblika.Eksperimentalno, kao što je prikazano na slici 11a, mjerenje toplinske slike i temperature provedeno je na prototipu divaleratnog aktuatora temeljenog na SMA.Programabilni istosmjerni izvor donio je ulazni napon na SMA žice u eksperimentalnom postavu, kao što je prikazano na slici 11b.Promjena temperature SMA žice mjerena je u stvarnom vremenu pomoću LWIR kamere visoke rezolucije (FLIR A655sc).Host koristi softver ResearchIR za snimanje podataka za daljnju naknadnu obradu.Kada se primijeni naponski impuls, temperatura SMA žice se povećava, uzrokujući skupljanje SMA žice.Na sl.Slika 2b prikazuje eksperimentalne rezultate temperature SMA žice u odnosu na vrijeme za impuls ulaznog napona od 7 V.
Vrijeme objave: 28. rujna 2022