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°。     

形状记忆合金丝驱动器大功率驱动测量控制电路设计

针对直接通电加热驱动形状记忆合金(SMA)丝时因电流过大引起元器件发热及带来测量误差的问题,提出基于SMA丝电阻测量的大功率驱动控制电路系统.根据SMA丝的电阻特性以及SMA丝加热电流与相变时间的关系,该系统能够在精确测量SMA丝电阻的同时提供足够大的加热电流,在PI控制器的作用下实现闭环控制,为SMA丝驱动器快速准确...     

基于形状记忆合金弹簧阵列的人工肌肉设计与研究

针对形状记忆合金（SMA）丝、SMA弹簧驱动力和输出位移小的缺陷,提出了基于SMA弹簧阵列的人工肌肉设计方法。利用仿生学原理,设计了SMA弹簧阵列的空间串并联结构,推导了人工肌肉驱动力计算公式,对其输出模拟量用组合学方法进行了分析。利用UG和ADAMS建立了人工肌肉的多体动力学模型,同时,在Simulink上建立了人工肌肉的激活控制模型,在这些基础上,模拟仿生手臂弯曲伸展运动的工作过程,分析该人工肌肉的驱动和控制特性。仿真结果表明,SMA弹簧阵列结构能显著增大SMA驱动器输出位移和驱动力,并简化模拟量输出的控制。     

新型SMA驱动器与仿生手研究

设计了一种基于多边形SMA驱动器的模块化欠驱动5指仿生手,整体质量260 g,每根手指可独立拆装和驱动控制.通过采用多段钢片和SMA丝串联并放的方式,提升了SMA丝有效长度,并通过内部的滑轮结构将驱动位移提高了1倍.建立了驱动电流与输出位移以及温度与驱动电压的数学模型,解决了驱动位移小、温度反馈控制实时性差的问题.实验结果表明,新型多边形SMA驱动器具有体积小、质量轻、驱动位移大的优点,通过电流和温度的双重反馈控制算法,实现了对输出位移的控制并提升了SMA驱动器在不同环境温度下的响应速度;抓取实验验证了仿生手的抓取能力.研究结果为推进SMA仿生手的应用提供了一种思路.     

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。     

基于形状记忆合金驱动的柔性机械臂研究

提出了一种基于形状记忆合金(SMA)弹簧驱动的柔性驱动模块,柔性驱动模块能够实现三维空间弯曲变形运动。以柔性驱动模块为模块单元,模块化组装了四关节柔性机械臂。基于SMA电阻变化特性,建立了SMA电阻自反馈控制系统,开展了柔性驱动器变形的参数化分析。进一步建立了柔性机械臂的多模态运动控制系统,实现了柔性机械臂的空间蜷缩抓取运动,通过实验验证了柔性机械臂灵活的空间运动能力。     

形状记忆合金丝驱动仿生波动鳍推进器设计与实验研究

研究了一种形状记忆合金（SMA）丝驱动的仿生波动鳍推进器。在分析墨鱼鳍肌肉结构和运动机制的基础上,建立了鳍波动运动学模型,研制了基于SMA丝驱动柔性鳍单元的仿生波动鳍推进器,并进行了试验研究。结果表明,仿生推进器能实现与墨鱼鳍相似的柔性运动,波幅和推进力随SMA丝的驱动脉冲宽度的增加而增大,鳍波动推进力呈周期性变化,瞬时推力在驱动脉冲宽度80 ms时达到最大值180mN。     

温控形状记忆合金的驱动响应模型

基于传热学理论和驱动几何关系建立了温控形状记忆合金(SMA)驱动器的驱动响应模型,动态修正了模型中受温度影响的参数值,提高了驱动模型的响应精度,分析并得到了SMA丝正多边形截面边数小于8时提高响应速度的规律。基于理论分析结果,测试了直径1.2 mm、长度10πmm、初始圆心角30°的SMA丝在电流6A下的驱动响应,响应模型的计算结果同实验结果的对比表明,驱动全过程的最大误差(驱动终点)降至1.8 s,模型能较精确地描述驱动过程。     

基于SMA驱动的连续体手术机器人研究综述

连续体机器人是一种能在工作空间中连续弯曲的机器人,因其能在非结构化和狭窄的环境中灵活运动而得到广泛的关注.形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)材料具有良好的形状记忆效应和超弹性,通过施加不同的温度便能够实现对SMA的形状控制,是作为连续体机器人驱动装置的理想材料.基于SMA驱动的连续体机器人有着结构体积小,控制简便,运动范围广,自由度高,易于避障等优点,十分适用于环境复杂的医疗手术环境之中.对SMA的驱动原理和方式进行了分析,介绍了基于SMA驱动的连续体机器入在医疗手术方面的研究现状及建模方法,最后,对发展趋势进行了展望.     

形状记忆合金驱动薄壁圆管扭转变形分析 及试验研究

将预拉伸的形状记忆合金(Shap ememory alloy,简称SMA)丝作为驱动器,缠绕并粘贴在薄壁圆管表面。加热SMA,当其发生相变时,会产生很大的恢复力,驱动圆管发生扭转变形。建立了粘有SMA丝应变驱动器的薄壁圆管的力学模型,分析了一个温度循环中,薄壁圆管受SMA驱动发生的压扭复合变形,给出了薄壁圆管扭转角与激励温度之间的关系。同时通过试验对理论结果进行了验证。