形狀記憶合金絲驅(qū)動的手腕及平臺研究.pdf

1、傳統(tǒng)機(jī)械式手腕由電機(jī)或液壓缸作為驅(qū)動裝置，需要結(jié)合球面齒輪、連桿等執(zhí)行裝置，因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率重量比低。而手腕作為連接手臂和手的中間驅(qū)動連接部件，其結(jié)構(gòu)的質(zhì)量、體積、功率也直接影響整個(gè)機(jī)器人手臂的協(xié)調(diào)性，因此傳統(tǒng)機(jī)械式手腕很難滿足高功率密度比、質(zhì)量輕便的新型手腕的發(fā)展要求。形狀記憶合金(SMA)的形狀記憶特性使得其做為驅(qū)動器不論是在驅(qū)動力，還是驅(qū)動位移方面相比較于其它新型智能材料都有更大的優(yōu)點(diǎn)。因此研究以形狀記憶合金驅(qū)動替代傳統(tǒng)電機(jī)、液

2、壓缸等驅(qū)動的手腕是很有必要和有意義的。
　　本文工作主要如下:
　　首先，分析了國內(nèi)外形狀記憶合金驅(qū)動器的應(yīng)用情況，介紹了機(jī)械式手腕和SMA手腕的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對形狀記憶特性和材料種類做了介紹。
　　其次，確定了SMA絲偏動彈簧結(jié)構(gòu)的偏動式單自由度SMA絲驅(qū)動手腕，建立了此模型的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用Matlab/Simulink對其進(jìn)行了運(yùn)動學(xué)仿真。并搭建了基于LabVIEW的單自由度SMA絲驅(qū)動手腕實(shí)驗(yàn)臺，測試了SMA絲驅(qū)動

3、性能，并與運(yùn)動學(xué)仿真結(jié)果進(jìn)行了對比，驗(yàn)證了所建立的單自由度SMA絲驅(qū)動手腕的數(shù)學(xué)模型的合理性;此外，通過對比計(jì)算，SMA驅(qū)動器的功率重量比是電機(jī)功率重量比的1.9倍，證明了SMA驅(qū)動器的高功率重量比。
　　再次，設(shè)計(jì)了單輸入模糊控制器，通過單自由度SMA絲驅(qū)動手腕的Matlab/Simulink仿真，驗(yàn)證了模糊控制器的可行性，然后對其進(jìn)行了基于Matlab/Real-Time WindowsTrget(RTWT)的半實(shí)物仿真，取得