偏动式双程SMA驱动器工作机理与能量转换研究

研究了偏动式双程SMA驱动器的工作机理 ,建立了驱动器输出力、输出位移、负载与驱动元件弹性刚度和预变形之间的变量关系。基于热力学基本定律 ,给出了双程SMA驱动器工作过程中能量的周期性流动、转移和转化模型 ,指出双程SMA驱动器双程做功的能量都来源于SMA元件的相变弹性势能 ,能量的一部分用于来程做功 ,一部分在来程转移给偏置元件 ,用于回程时做工 ,还有一部分被释放掉。     

形状记忆合金双程弯曲驱动器的设计及试验

为解决变体机翼中蒙皮大变形与承载力之间的矛盾,同时满足光顺性及疲劳寿命的要求,提出了一种以形状记忆合金板为驱动元件的双程弯曲驱动器。基于形状记忆效应及材料力学弯曲理论,通过对驱动器变形过程中的力学特性进行分析,推导出双程弯曲驱动器的设计理论,再利用热成形法与反变形训练法制备出驱动器样件并进行了变形性能测试。研究结果表明：依据推导出的理论所设计的形状记忆合金双程弯曲驱动器的变形量与试验结果一致;随着加热温度的升高,驱动器的挠度及输出力逐渐增大,直至达到最大值;随着回复弹簧钢板厚度的增大,驱动器的最大挠度及最大输出力减小,加热变形响应速度减慢,但冷却回复响应速度加快;经过循环激励后,驱动器的变形效果稳定。     

微小型3-CSR并联机构形状记忆合金驱动器的设计

为扩大蒸汽发生器管间视频检查的范围,对SMA双程驱动器进行了分析比较,计算确定了SMA弹簧和偏压弹簧的参数,研制了用偏动式SMA双程驱动器驱动的微小型3-CSR并联机构,实现了微型摄像头的位姿调整。     

形状记忆合金驱动新技术的应用

叙述了利用形状记忆合金（简称ＳＭＡ）元件作为动力的ＳＭＡ驱动器的工作原理及结构形式，介绍了其在机器人轴承夹持器上的应用，指出了ＳＭＡ在机器人及其夹持器上的应用前景。     

具有偏置结构的非对称惯性压电旋转驱动器

为改善惯性压电驱动器输出性能,提出了一种新型具有偏置结构的非对称惯性压电旋转驱动器。在非对称夹持的基础上,定义了一种偏置结构。为了解偏置结构对驱动器输出性能的影响,建立了机构的力学模型方程,推导并仿真分析了驱动器的动力学特性。设计、制作了试验样机,搭建了试验系统;进行了试验测试并与无偏置结构驱动器进行了性能对比。结果表明:偏置距离为15mm时,驱动器输出步距角速度最大。与无偏置结构驱动器相比,驱动电压为100V、23Hz时,驱动器输出最大角速度从3.48rad/s增加至5.39rad/s,增幅达54.88%,驱动器最大驱动力矩从2.41N·mm增加至3.62N·mm,增幅达50.2%;驱动电压为100V,4Hz时,驱动器稳定运行时的承载量达1 300g。理论与试验结果表明,提出的有偏置结构的驱动器具有输出步距角速度和驱动力矩更大的特点。     

可调偏置式SMA双程驱动器设计及驱动特性分析

偏置式SMA弹簧双程驱动器的驱动弹簧和偏置弹簧一旦确定,则驱动器的工作温度就无法改变。针对这一缺点,设计了一种通过调节偏压力来改变工作温度的可调偏置式SMA双程驱动器。基于Brinson一维本构模型得到SMA弹簧理论模型,并结合弹簧受力变形分析设计了SMA弹簧和偏置弹簧。仿真得到SMA弹簧刚度-温度、驱动器位移-温度、驱动力-温度变化曲线,并对不同偏压力下驱动力随温度变化关系进行研究,结果表明所设计的驱动器可实现双程运动,调节偏压力可有效改变驱动器的响应温度。     

用于微系统驱动的形状记忆合金弹簧特性实验研究

研究了形状记忆合金（ＳＭＡ）用作微机械电子系统执行元件时的几个问题。在实验的基础上建立了实用化的ＳＭＡ热机转换模型。分析了影响其动作频率的主要因素并提出了改善频率特性的措施。利用几何敏感度的概念，对ＳＭＡ驱动性能受尺寸微型化的影响进行了探讨。     

NiTi形状记忆合金簧电热驱动特性

测定了ＮｉＴｉ形状记忆合金弹簧在电热作用下的动态回复变形速度和电阻的特性曲线。结果表明，电流是影响ＳＭＡ弹簧电热驱动性能的主要因素，通过选择合适的电流可控制ＳＭＡ弹簧的回复变形过程。     

尺蠖式直线微驱动器的设计

针对普通尺蠖式直线微驱动器运动速度低和输出力小等问题,基于柔顺机构设计了一种新型尺蠖式直线微驱动器。微驱动器由箝位机构、驱动机构和输出轴组成,其运动特点是驱动机构驱动箝位机构进行往复直线运动,箝位机构带动输出轴作直线运动。箝位机构和驱动机构均采用柔性杠杆结构,保证了微驱动器所需的箝位力与驱动力,并提高了其运动速度。采用伪刚体方法建立了驱动电压与箝位力、驱动机构输入位移与输出位移之间的关系,根据功能原理建立了输入力与驱动力之间的关系并制作了样机,搭建了实验测试系统进行性能测试,测试结果表明,驱动器最大箝位力为216.43N,最大驱动力为13.5N,在驱动电压120V,频率95Hz时,达到最大速度48.91mm/s。     

基于液压SEA的仿生机器人驱动器设计研究

根据液压串联弹性驱动器(以下简称液压SEA)驱动仿生机器人关节的需要,设计了一种新型驱动器,其驱动电路采用三级控制结构和深度电流负反馈技术。阐述了驱动器的设计原理和动态特性分析,并对制作的驱动器物理系统进行了性能测试。结果表明,驱动器输出负载电流稳定,线性度好,响应速度快,满足设计要求。