全集成空间弯曲形状记忆合金电机研究与应用

提出了全集成空间弯曲形状记忆合金电机新结构,将经过记忆处理的三根SMA丝在室温时嵌入液态硅橡胶中固化,同时集成位置传感元件与连接导线,使棒体在SMA通电升温后产生的空间弯曲变形能在断电后自如恢复,由此构成紧凑型机电一体化双程可逆致动元件。在详细阐述电机运行原理基础上,设计了基于六片应变片的曲率传感器,实现精密位置控制。进行内嵌单根SMA丝弹性棒的受力分析后,推导了形变分析数值计算方程。同时,运用叠加原理得出了近似算法并与数值计算方法进行对比研究。最后,将ESSMAA直接用作拟人手拇指主动指节,结合平面弯曲SMA电机,构建了三指六指节机械手样机,单机与多机实验验证了ESSMAA及机械手的良好运行控制品质。

基于SMA弹簧紧凑型柔性电机的设计与研制

介绍了一种基于SMA弹簧的紧凑型柔性电机结构。三只SMA弹簧偏心嵌入室温硫化的双组分硅胶棒中,弹簧与丝除在端部通过两个固定片连接外,其他部分可自由地相对运动。通过占空比可调的电流脉冲加热SMA弹簧,控制其收缩变形,可实现电机的柔性空间运行。这一低功耗、高功率重量比、可直接驱动的紧凑型柔性电机,可望在拟人机械手及其他微小型机器人系统中得到实用。本文分析了弹性棒在集中与分布载荷作用下的形变理论,对硅胶棒与SMA弹簧的关键参数进行了研究并详细推导了二者的设计过程。最后,进行了样机研制的工艺探讨并制作了样机,对样机进行的实验研究,验证了设计电机的性能。