基于电阻反馈的 SMA 控制系统设计

形状记忆合金（SMA）驱动器在生物医疗中得到了广泛应用。目前,SMA 驱动器的控制器多采用外部传感反馈方式,体积大,应用受到限制。提出一种基于 SMA 内部电阻反馈的嵌入式控制电路。使用 ATMEGA16单片机搭建了 SMA 驱动器加热控制电路及恒流源电桥方法的电阻测量采集电路。实验表明：该控制系统可以产生可控 PWM,恒流源电桥方法测 SMA 电阻可以得到足够的测量精度,系统可用于 SMA 驱动器的控制。     

一种微小型蠕动机器人的步态分析

介绍了一种形状记忆合金(SMA)驱动的微型蠕动机器人的结构和工作原理,并对蠕动机器人的直线运动原理和转弯运动原理分别进行了详细的分析和论述。此外,还通过详细的实验对蠕动机器人步距与SMA驱动器电流的关系、蠕动机器人转弯角度与SMA驱动器电流的关系,以及蠕动机器人响应速度与SMA驱动器电流的关系进行了分析,并确定了SMA驱动器的加热电流。     

胶囊内窥镜机器人微驱动仿真研究

提出了一种采用形状记忆合金螺旋弹簧作为驱动源的新型胶囊内窥镜机器人.介绍了微驱动机构及机器人运动原理.在形状记忆合金(SMA)微驱动器热学模型、相变模型理论的基础上,进行了仿真实验.仿真结果与实际加热过程和冷却过程基本吻合,为设计胶囊内窥镜机器人驱动器控制系统提供了依据.     

一种基于SMA的摆动式驱动器驱动原理及实验

在分析了形状记忆合金(SMA)弹簧电热驱动原理的基础上,对一种差动式关节型SMA驱动器进行了实验研究。实验结果表明:驱动电流和冷却条件对驱动器的摆动周期有很大的影响,增大电流会显著提高SMA驱动器的动作频率,但电流过大,易使SMA失去形状记忆功能,所以,电流应控制在一定的范围之内。驱动器的动作频率还受到冷却速度的制约,加快冷却速度也会提高驱动器的动作频率。     

机器人形状记忆合金（SMA）驱动器及其控制探讨

本文在一般地介绍了形状记忆合金(SMA)的工作原理、SMA驱动器类型、SMA驱动器控制的基础上.描述了我们自行研制的单自由度的SMA驱动机构和SMA比例控制器.该控制器不论对于指定路线的程序控制还是任意给定主从遥控都能很好地完成给定的作业任务.     

基于SMA的关节驱动器的力学分析及控制

分析了一种用于水下微小型仿生机器人的形状记忆合金(SMA)关节驱动器的力学特性,并通过模糊控制的方法对其进行了实验研究。结果表明:对于物理特性呈非线性、温度滞后、时变和受温度影响很大的SMA驱动器来说,采用模糊控制的方法,能够使驱动器稳定、平滑的工作,尽管产生了轻微的超调现象,但收到了令人较为满意的效果。因此,将模糊控制方法应用于SMA驱动器的控制有一定的理论意义和应用价值。     

微型驱动器及其测试技术

微驱动器是微型机电系统的关键部分。本文讨论了微驱动器中的微静电马达、微电磁马达、超声波马达、压电微驱动器、形状记忆合金微驱动器，并介绍了微驱动器的测试技术。     

形状记忆合金手指系统的输出力自适应控制

形状记忆合金(SMA)是智能材料中的一种,具有功率重量比大、质量轻、无噪音等特性.作为驱动器有利于结构的小型化和轻型化.然而SMA的非线性、多映射的迟滞特性严重影响了输出力的精确控制.为此,本文提出了基于扰动补偿策略的自适应控制方法用于SMA输出力的精确控制.首先,搭建了SMA驱动的手指实验装置,建立了机理模型;其次,...     

形状记忆合金增强复合材料的振动主动控制试验研究

重点介绍了自行设计的几个利用形状记忆合金驱动器对结构振动进行主动控制的试验，除了对结构的振动进行抑制外，还对结构的振动进行激励，通过试验说明SMA在工程主动振动控制中的可行性和优越性，并讨论了SMA驱动器布局对结构主动振动控制效果的影响，最后还讨论了SMA在工程应用中存在的问题和相应的改进方法。     

电磁悬浮微驱动器的快速跟踪模糊控制

介绍了一种电磁悬浮微驱动器的工作原理;针对磁悬浮微驱动器的运动特点,提出了一种基于最大值原理的模糊PID微驱动控制方法,对每种控制单元的输入输出信号与控制参数作了详细分析与矫正;首先进行了仿真实验,然后构建了微驱动器的实验装置,采用阶跃、方波和阶梯等驱动信号来检验该微驱动器的跟踪能力;实验数据表明,仿真结果与实验结果基本一致,验证了所提出的微运动控制方法的正确性和可行性。     

形状记忆合金力学性能及在变体结构中的应用研究

形状记忆合金（Shape Memory Alloys,SMA）由于其特有的形状记忆效应（Shape Memory Effect,SME）被大量研究和广泛应用。基于SMA的Müller-Achenbach-Seelecke模型进行了单根SMA丝的回复力数值计算验证,并设计了一种SMA丝驱动器应用于机翼变后掠角结构中,完成了机翼连续后掠偏转的原理、方案和具体的结构设计,并加工制备了后掠机翼模型;同时为了实现机翼后掠角变化的精确控制,采用PID控制方法设计了SMA温度与偏转角度双路信号反馈的闭环控制系统,完成了对机翼偏转的控制。实验结果表明,机翼可实现45°的偏转,偏转至设定角度后的平均稳态误差控制在±0.3°以内,实现了对偏转角度的精确控制。     

一种仿虎甲幼虫的多驱动器软体机器人的设计与制造

设计和制造了一种多驱动器软体机器人来模拟虎甲幼虫的爬行、转向和咬合运动．其中,软体机器人尾部采用多气囊式软体驱动器,实现了向前运动;软体机器人颈部采用纤维增强弯曲致动器,实现了转向运动;软体机器人头部采用形状记忆合金（SMA）弹簧驱动,实现了咬合运动．最后,模拟虎甲幼虫爬行捕捉小红果进行了实验,结果证明该软体机器人的多驱动器设计可以模拟虎甲幼虫进行复杂运动．     

平面线圈型MEMS微电磁驱动器的理论分析与实验研究

介绍了一种平面线圈型电磁驱动的MEMS微驱动器,基于分段磁路的网络方程法,针对微电磁驱动器所采用的平面线圈的结构特点,比较了考虑磁动势的分布效应和传统的集总处理两种方法所建立的平面线圈微驱动器的非线性磁路模型.实验结果表明考虑线圈绕组半径不同而产生的分布效应可以为平面线圈型微驱动器建立可靠的模型,便于定量分析微驱动器结构物理参数对于磁通分布和电磁力的影响,从而为进一步优化设计该微电磁驱动器提供了理论分析依据.     

一种基于静电排斥力的纵向微驱动器研究

为了消除静电塌陷对静电吸引力微驱动器冲程的限制,设计了一种基于静电排斥力的纵向微驱动器实现结构,其可动电极和固定电极在工作过程中互相远离,可以从根本上解决静电塌陷问题,且冲程不受牺牲层厚度的限制;借助Maxwell2D软件,采用数值仿真方法,研究了微驱动器结构参数对静电排斥力大小的影响.数值仿真结果表明,梳齿电极水平间距,固定/可动梳齿电极宽度和两者的比值都是影响静电排斥力大小的关键因素.     

新型复合结构电热微驱动器的研制

在弯曲梁电热微驱动器原理的基础上,通过引入热膨胀系数更大的聚合物,提出了一种新型复合结构电热微驱动器。采用了ANSYS有限元分析软件,对其基本结构形式进行了系统的仿真分析,得到了一组初步优化的器件结构参数。仿真结果表明:新型电热微驱动器有更低的能耗和更大的位移。采用非硅表面微加工技术,成功制备了新型复合结构电热微驱动器。     

基于ARM的超磁致伸缩微驱动器的偏置与驱动电路设计

超磁致伸缩微驱动器的工作主要需要提供一个可控的偏置磁场和驱动磁场,前者使超磁致伸缩材料的磁致伸缩特性得到优化,消除倍频效应,后者实现对微驱动器的输出位移控制;设计一个可控电流源,采用悬浮负载功率放大恒流电路,并通过ARM处理器的数模控制,使指定电流通过电磁线圈以产生所需磁场强度;该设计的可控电源,可输出最大±5A的电流,提供给偏置和驱动线圈,实现微驱动器的直观、灵活的控制。     

溅射PZT薄膜微驱动器的工艺研究

采用磁控溅射法制备的具有PZT结构驱动薄膜,结合微机械电子(MEMS)工艺制作以PZT薄膜为驱动的无阀型微驱动器。探讨了PZT薄膜微驱动器的制备工艺方法,解决了制备工艺中存在的关键问题。     

用于硅基氮化镓可调微镜的静电梳齿型微驱动器设计

提出并设计了一种用于硅基氮化镓(GaN)可调微镜的静电梳齿型微驱动器.利用有限元软件建立了该器件的几何结构模型,对器件的结构进行了仿真优化.此外,采用微机电系统(MEMS)加工工艺,制作出了用于硅基氮化镓可调微镜的梳齿型微驱动器,并对其驱动特性进行测试.测试结果表明:所制作的微驱动器的位移随着电压的变化呈二次方关系,与仿真结果基本一致.当加载驱动电压为200 V时,微驱动器的驱动位移可达到1.08 μm.     

一种非硅微加工技术制作的电热微驱动器

介绍了一种由非硅微加工技术制作的电热微驱动器。基于双金属效应,采用聚合物SU-8胶和金属镍作为功能材料和结构材料,铜为牺牲层材料制作电热微驱动器。利用ANSYS有限元分析软件进行仿真,模拟驱动位移随加热时间的变化关系,并由此得出驱动力的大小,比较结果后确定结构参数。再通过光刻、掩模电镀和牺牲层刻蚀等工艺,加工制作出了电热微驱动器样品,并对样品进行了观测和分析。     

一种新型MEMS双稳态微电磁驱动器的研究

介绍了一种新型MEMS双稳态微电磁驱动器,通过理论分析和有限元分析工具Ansys对器件的结构参数进行了优化设计,并证明了设计的可行性。利用金属基表面微加工技术与体硅微加工技术成功制作出这种驱动器,并对其弹性平台的弹性系数进行了标定,对驱动器的双稳态进行了调试。结果表明：此驱动器具有良好的双稳特性,响应时间短（约10ms）的特点。