ESMAA驱动的多指机械手研究

由形状记忆合金构成的结构简单、控制灵活、功率密度大的电动机,在轻型机器人及小型化系统中具有独特的技术优势。然而,几乎所有现行结构中,致动元件和偏动元件都是分离的,驱动单元和执行单元也彼此独立,不但机构复杂,就是手指的张合动作也很不连贯,更无仿生柔顺性可言。因此,研制了新型内嵌式记忆合金驱动器。该驱动器由内嵌弯曲回复记忆合金丝的硅胶棒组成,通过温度循环方式稳定输出力和位移。建立了驱动器的变形理论,得出了驱动与控制的规律性结论。进一步利用多台驱动器研制了组合式柔性机械手,探讨了多指手的运动学问题。最后,完成了组合式三指柔性机械手爪抓取演示系统的设计制作和试验研究。

弯曲型内嵌式SMA驱动器的设计与优化

在直线型内嵌式形状记忆和合金驱动器(ESMAA)的研究基础上,提出了弯曲型ESMAA结构。该驱动器工艺简单,循环寿命更长,运行可靠性更高。通过温控方式可实现驱动器的往复可逆弯曲运动,对外稳定输出力和位移。本文建立了驱动器的变形理论,结合实验结果,对丝半径、丝的预变形量和棒半径进行了优化设计,得出了这一驱动器设计的规律性结论。

基于内嵌式SMA电机的多指手驱动控制系统

提出了嵌入式方法,室温时将多根形状记忆合金丝嵌入液态橡胶中固化成弹性棒,由此构成内嵌式形状记忆合金电机.以结构小巧紧凑、功能完备稳定的人手为模型与目标,直接将内嵌式形状记忆合金电机作为指节,构造多指拟人机械手.阐述了记忆合金机械手的驱动控制系统的构成与实现.对DSP最小系统、加热模块、检测模块进行了设计.进行了软件系统的规划和实现,构建了完整的记忆合金机械手驱动控制系统.对单机阶跃响应以及多机协调运行等内容进行了实验研究.实验表明,单指节响应上升时间约为0.55 s,机械手基本能够按预定轨迹运行.