SMA丝缠绕角对扭力驱动器驱动性能影响的试验研究

在智能结构的驱动系统研究中,形状记忆合金(SMA)以其独特的力学性能倍受关注。将含有预拉伸变形的SMA丝与薄壁圆管复合,能够构成具有扭转变形输出或转矩输出功能的驱动器,为飞行器翼面操纵系统等提供新的设计思路。在SMA扭力驱动器中,SMA丝的缠绕角是影响驱动器驱动能力的一个重要参数。针对缠绕角分别为40°、45°、55°、60°和75°的一组驱动器,采用试验手段,获得了自由状态、完全约束状态和弹性约束等三种状态下,上述驱动器的温度－缠绕角－扭转角(或转矩)等多组关系曲线,得到了当缠绕角为60°时,驱动器有最大扭转角和最大转矩的试验结果。研究结果对深入探索SMA扭力驱动器的力学模型和驱动器结构参数的优化具有重要的参考价值。     

腱传动仿人手指机构的设计与分析

为了解决仿人多自由度手指机构结构复杂的问题,提出了一种基于欠驱动原理的腱传动机构,介绍了该机构的具体实现方法,主要包括手指结构设计、关节及其转角分析、扭簧设计、电机功率计算、位置/力传感器选择和自动控制系统设计等内容,在对三维模型进行分析的基础上,设计制造出了一个手指实物模型.运动试验结果表明,该手指实物模型具有结构简单的特点,能够通过弯曲和张开动作实现物体抓取.     

SMA丝驱动器恒载电热驱动实验研究

针对较粗SMA丝直接电热困难的问题,设计了给SMA丝缠绕漆包线的电热方法。该方法既可以大幅提高SMA丝的电热响应速率,同时由于省去一TSMA丝与驱动器其他部件连接时的绝缘保护措施,简化了结构,提高了驱动器的功重比,强化了SMA丝与驱动器部件的连接强度,提高了驱动器的驱动输出能力。电热升温测试和恒载热循环驱动实验结果表明,该方法是可行的。     

双程SMA丝驱动的柔性弯曲关节设计与测试

本文设计了一种柔性弯曲关节,由铝合金圆环、超弹性形状记忆合金（SMA）以及双程形状记忆合金丝构成,其中超弹性SMA作为支撑杆,双程SMA丝作为驱动机构,通过电流驱动双程SMA收缩,实现了柔性关节自主弯曲,电流卸载后关节可恢复至初始状态。搭建了双程SMA丝驱动收缩特性测试平台,当电流为2.1 A时,收缩率为4.02%,建立了ABAQUS模型仿真。建立了弯曲关节的3D运动学模型,获得了不同加载条件下,两段关节弯曲角度的理论值。通过对比理论模型和实验结果,表明：采用超弹性SMA可有效增加弯曲角度,两段关节最大弯曲角度分别为43.1°与22°。     

基于E-ACE材料膜型驱动器的驱动特性研究

为了更深入地了解E-ACE材料膜型驱动器驱动特性的规律,根据驱动规律研制了一种膜型驱动器模型,通过实验研究了影响基于E-ACE材料膜型驱动器驱动特性的主要因素,重点对薄膜预拉伸和驱动电压两种主要影响因素进行了较为深入地研究。研究结果表明,薄膜预拉伸和驱动电压对膜型驱动器的驱动特性都有比较明显的影响,对膜型驱动器而言,要产生较大的驱动位移和驱动力,需要合适的预拉伸和驱动电压,而掌握它们之间的规律对膜型驱动器的制作及应用具有很重要的意义。     

基于SMA驱动的微型机器人系统

本文提出了一种基于SMA驱动的刚/弹耦合式微型蠕动机器人,该机器人的特殊结构不但显著地增大了其移动速度,而且使该机器人具有了主动转弯能力,在一定程度上克服了目前SMA机器人移动速度慢、只能被动转弯的缺点.同时,该机器人利用两组偏心轮自锁机构及相应的平行四边形换向机构使其具有双向移动能力.文章最后对该机器人的控制系统进行了介绍.     

基于SMA驱动模块的仿生水母机器人

通过对海月水母的仿生性研究,设计制作了一款仿生水母机器人。为实现水母钟状体的收缩与释放动作,基于形状记忆合金(SMA)丝设计了一款新颖的具有类似于人工肌肉功能的驱动模块,详细描述了该模块的结构参数和制作工艺,并对其电气特性进行了测试研究。仿生水母机器人由6组SMA驱动模块辐射对称组装构成,采用了基于中枢模式发生器(CPG)网络的仿生控制方式,实现了水母机器人三维空间内多模式游动。最后,针对水母机器人不同的运动模式进行了多组实验,水母机器人游动数据验证了控制模型的有效性。     

形状记忆合金驱动器驱动方式研究

七文阐述了 Ｓ Ｍ Ａ 驱动器的驱动原理,分析了 Ｓ Ｍ Ａ 的性能和不同驱动方式对 Ｓ Ｍ Ａ 驱动器输出性能的影响。文章认为, Ｓ Ｍ Ａ 的相变温度范围越小,高低温时性能相差越大, Ｓ Ｍ Ａ 双程驱动器的输出性能越好;差动式 Ｓ Ｍ Ａ 双程驱动器与偏动式 Ｓ Ｍ Ａ 双程驱动器相比,前者更容易获得较大的输出力和输出位移,但后者较容易控制,响应速度较快。     

仿人型残疾人假手机构的研究

采用欠驱动原理和耦合原理研制了具有感知功能的集成化多自由度的假手,该手尺寸与成年人手相仿,具有抓握物体自适应能力,能够完成力量抓握和精确抓握。采用数学建模的方法设计了手指的四连杆机构,并进行了参数优化设计及静力学和运动学分析。     

残疾人假手的仿人和欠驱动机构研究

根据欠驱动和耦合原理研制出了仿人型残疾人假手,该手结构简单,质量轻,高度集成化,与成年人手的大小相仿,用Matlab软件优化设计了手指各杆件参数,同时进行了运动学分析.该假手对不同物体抓取具有自适应性,能进行力量抓取和精确抓取.     

新型SMA丝致动器的结构设计与实验研究

针对航空航天领域的需求,提出一种新型形状记忆合金（SMA）致动器,即将两组合金丝对峙布置,利用螺母自锁累加位移,得到大推力和长行程。通过实验得到了SMA丝致动器的驱动性能指标。     

基于微电机驱动的仿人手结构设计与研究

为实现仿人手的集成化、智能化、轻量化,采用微型电机与蜗轮盘结合的绳驱方式,通过3D打印制作了与人手尺寸1∶1,总质量为300 g的仿人手样机。采用蜗轮与绳驱组合的方式实现了仿人手在小体积下具有较大的输出力和较高的安全性。通过复位弹力绳与驱动钢丝绳在蜗轮盘上逆向缠绕方式,降低了驱动过程中阻力,提高了手指有效输出力。然后,对仿人手的自适应抓取进行了研究,结果表明,通过采用弯曲传感器和压力传感器联合控制的方式,可以有效实现对不同大小物体的尺寸预估以及期望力的动态调节,并实现稳定抓取。     

低速电火花线切割机走丝机构的设计与仿真

从低速走丝电火花线切割机走丝控制系统的要求出发,进行走丝机构的方案设计和结构设计,借助多柔体动力学软件RecurDyn对走丝系统柔性体结构间的接触和非线性变形进行仿真和分析,计算出各走丝轮轴的支反力和各关键点的张力,改进了相应结构,有效改善走丝机构的动态性能,确保走丝机构工作的稳健性,提高了整机的精度。     

SMA 微型机器人的结构设计与分析

使用所研制的推挽式直线位移型和转动关节型ＳＭＡ驱动器代替传统的伺服驱动系统，研制了一台三自由度（两个旋转自由度和一个直线自由度）且带末端夹持器的微型平面关节机器人。本文将介绍微型机器人的结构设计，分析其机构运动及主要特性指标，并进行结构的强度校核验算，再对微型机器人进行运动学和动力学分析。     

一种自适应拟人手指抓持力分析与结构优化

采用齿轮齿条传动机构，设计了一种新型自适应拟人手指。该手指自身不带驱动器，适合抓取不同形状、尺寸的物体，使机器人多指手以较少的驱动器驱动较多关节自由度。电机的数量大大减少使机器人手具有许多优点。另外，该手指与人的手指相似，适合用于拟人多指手。分析了该手指抓持力与其设计参数的关系，提出了该手指的结构优化设计原则。     

一种摆动式SMA活齿传动驱动器的设计与输出特性研究

设计了一种摆动式SMA(形状记忆合金)活齿传动驱动器,阐述了该种驱动器的工作原理,根据SMA相变机理和活齿传动的耦合力学模型,推导出在多路SMA驱动下的输出转矩。针对具体情况,给出了该种驱动器的一般设计方法,并考察了摆杆放大系数和活齿偏心距等相互耦合参数对驱动器输出特性的影响,给出了关键参数的最优取值范围。研究结果为SMA活齿传动驱动器的优化及输出特性分析提供了思路与方法。     

基于并联手指结构的多功能灵巧手的设计与研究

为满足工业生产对机器人末端夹持器灵巧性和承载能力的要求,设计了一种基于并联手指结构的多功能灵巧手。对手指机构的运动学、工作空间、奇异性进行了分析,对灵巧手的承载能力进行优化,并通过ADAMS仿真进行了验证。样机实验说明灵巧手具有理想的工作空间和较好的自适应性,可以实现对不同形状物体的随形抓取,适应柔性化工业生产的要求。     

仿人机器人的腰部结构设计及动力学分析

针对目前市场上机器人各运动关节都需要靠伺服电机驱动的情况,设计了一台具有躲闪功能的仿人机器人。采用单电机驱动并通过控制电磁离合器的状态,实现腰部关节的运动,最终完成机器人的躲闪动作。为了验证其主要零部件选型的正确性和结构设计的合理性,运用拉格朗日函数对机器人躯干结构进行了动力学研究;然后利用ADAMS软件对机器人虚拟样机进行动力学仿真分析,得到相应的关节转矩曲线;最后,完成机器人实物装配并通过实验测试对机器人躲闪功能进行了验证。     

基于腱传动的仿人型多指机械手的简易设计

从仿生学的角度,根据人手肌腱的结构、特点,并模仿人手的功能、结构,提出了一种仿人型多指手的设计。并从结构、腱的建模及控制系统的实现等方面进行了较详尽的阐述。     

基于误差耦合补偿的多级齿轮传动系统传动精度研究

为有效且经济地提高多级齿轮传动系统的传动精度,建立了基于误差耦合补偿原理的多级齿轮传动系统传动精度模型;然后运用数值分析方法计算多级齿轮传动系统传动精度,分析求解出系统耦合传动精度值最小时各偏心误差对应的初相角;再利用蒙特卡洛法分别计算各构件随机装配和提高部分零部件加工精度等级两种情况下系统的传动精度;最后对比分析以上3种情况下的系统传动精度,结果显示,运用数值分析方法可提高多级齿轮传动系统的传动精度,验证了该方法的可行性和有效性。