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.     

形状记忆合金传感驱动器件及其在机器人中的应用

本文介绍了可在机器人等智能机械中发挥重要作用的形状记忆合金传感及驱动器件的原理及其设计，综述了国外近年来有关采用形状记忆合金的机器人的研究发展状况。     

SMA丝驱动的手指康复机器人设计及实验研究

为了研制一种轻便、可穿戴的仿生手指康复机器人,在分析手指肌肉骨骼生物参数及致动机理的基础上,设计了一种形状记忆合金丝(Shape Memory Alloy, SMA)驱动的软体柔性手指康复机器人,建立了其运动学和力学模型。以手套为结构设计的原型,通过控制SMA丝的收缩来模拟手指肌肉肌腱的收缩,从而实现辅助手指屈曲伸展运动的功能。试验研究了手指康复机器人的运动性能和抓握性能。试验结果表明,手指柔性康复机器人最大弯曲角度接近正常人手关节角度,最大指尖力可达18N,能完成日常所需的屈曲伸展以及抓握功能。     

外磁场驱动医用微型机器人的研究现状与展望

介绍了国内外关于外磁场驱动控制微型机器人的最新研究成果,并对其作业机理进行了分析. 分析表明外磁场无缆驱动控制方法是提高体内医疗微型机器人实用性的有效途径和技术关键．结合我们开发研制的外场驱动微型游动机器人的实际情况,指出了目前无缆外磁场驱动微型机器人存在的问题,并对体内游动型微型医疗机器人实用化的关键技术和发展趋势进行了探讨．     

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。     

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。     

国外微型管内机器人的发展

本文首先论述了微型管道机器人的发展背景及与传统管内机器人的区别,然后 对几种典型常规小管径管道机器人和国外几种典型微驱动式管内微型机器人工作原理对比分 析,指出了目前管内微型机器人研究中所面临的主要问题,并对实现微管内机器人 实用化的关键技术及研究发展方向进行了探讨．     

利用细菌能量驱动微型机器人研究与尝试

利用细菌能量和控制细菌的运动不仅是科学家的梦想,还存在着很多的应用,利用细菌能最驱动的微米级及纳米级的微型机器人可能在现代生物学、化学研究及医学研究、治疗领域有着重要的应用前景。能源供给问题和行为控制问题是微纳机器人研究的重要方向。本文介绍了鞭毛型及滑动型细菌驱动的原理及目前研究进展;重点对细菌驱动机器人的控制方法进行了综述。     

直接驱动机器人单关节控制系统的研究

本文研究以ＰＷＭ装置供电的直流电动机驱动的直接驱动机器人单关节控制系统。用８０９８单片机实现模控制结构控制器，使系统在各种工况下有良好的性能。文１研究了机器人单关节电机驱动的控制问题。采用该法可减少受系统参数和负载力矩变化的影响，本文用模控制结构方法来处理问题。理论分析和实验均证明，所用方法具有很强的鲁棒性。系统参数在１００倍范围内变化时，系统都有很好的品质。     

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.     

仿生“蚯蚓”机器人的SMA 执行器实现

虽然从生物学角度来说,蚯蚓的波浪式运动机制已经相当清楚,但在小尺寸下人工蚯蚓的实现仍然是极具挑战性的工作.采用记忆合金材料(SMA),设计实现了用于仿生蚯蚓机器人的执行器,并通过该执行器的动作循环模仿,实现了蚯蚓的波浪式运动.实现的人工蚯蚓共有四单元,每一单元都有可独立驱动的执行器.执行器由一根或三根SMA弹簧构成,其波动式运动的最高频率为0.6 Hz.每一单元人工蚯蚓,都被覆特定形状的软硅胶皮,该硅胶皮提供了SMA执行器的对抗力,同时也是安装微型腿的平台,从而进一步提高了人工蚯蚓的运动效率.初步的测试显示该执行器工作有效,人工蚯蚓的运动速度可达2.5mm/s,与真实的蚯蚓运动速度相近.     

SMA驱动丝的建模与仿真

研究SMA动力学优化模型,针对形状记忆合金(SMA)驱动丝具有强非线性、迟滞效应等特性,为设计SMA驱动丝的自适应结构,提出建立SMA驱动丝模型并提供高效的仿真方法。采用有限元软件实现了受轴向载荷的SMA驱动丝的仿真建模。对本构模型是根据自由能的一维热-力学耦合模型,可以同时复现形状记忆效应和超弹性。数值仿真能够引起材料相变的非均匀温度和应变分布。仿真结果表明,建立热-力学耦合模型,可为设计SMA驱动丝的自适应结构计算提供可靠依据。     

液压关节型机器人解耦控制的数字仿真与实验研究

本文根据多变量控制系统的解耦理论.采用不变性原理而导出的解耦方法.经数字仿真与实验研究,证明此种解耦方法对于消除交连耦合是有效的.     

HITDM-Ⅰ型研磨机器人的研制

本文研制的研磨机器人 HITDM-I 采用示教-再现工作方式,由计算机管理和控制.机器人的示教轨迹由码盘检测,存储于计算机中.机器人的驱动采用两台5相混合式步进电机,本文介绍了步进电机位置控制原理及线路.还介绍了研磨机器人再现速度控制的原理及实现.     

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。     

微型全方位移动机器人的研制

本文介绍了采用2毫米电磁型微马达作为驱动器的移动微型机器人．其整体尺寸为10mm×6mm ×5mm．作为微型机器人的核心部件,微马达采用电磁型轴向磁通结构以获得较大的输出力 矩．该马达的设计创新还在于其控制上可以在不同的阶段采用同步电机和步进电机两种 控制方式．微型机器人的控制器通过超细直径的柔性导线与机械结构相连,创新的结构设计 使得机器人的转弯半径非常小,将导线连接的影响降至极小．通过算法可以控制该机器人前 进、后退、灵活转弯．本文详细论述了该微机器人的设计、制作、结构部件和性能．     

基于MGPI模型的SMA柔性驱动自适应NN控制

形状记忆合金(SMA)作为一类仿人肌肉驱动的智能柔性驱动材料,在机器人及高端制造等领域逐步得到应用,但由于SMA的热力学效应,造成输入输出之间存在强饱和回滞非线性,从而影响了驱动性能.此外在引入负载后, SMA柔性驱动部件输出性能表现出更为复杂的驱动特性.因此,如何有效抑制带载条件下SMA柔性驱动部件强饱和非线性影响,成为提升驱动性能的关键.针对此问题,本文重点研究带载条件下SMA柔性驱动部件的建模及驱动控制算法.针对SMA驱动部件中的强饱和非线性特性,本文提出一类修正(MGPI)回滞模型来进行表征.通过设定线性输入形状函数,不仅有效解析表征SMA驱动部件中的饱和回滞非线性,并且便于控制器设计.基于MGPI模型,考虑柔性驱动部件的动态特性,本文提出了带载条件下的SMA柔性驱动部件的自适应神经网络控制算法,实现考虑内部非线性和外部干扰条件下的驱动精度有效提升,并保证全局稳定性.