形状记忆合金薄膜微驱动器过程准可控研究

研究了形状记忆合金（SMA）驱动器的过程不可控及过程准可控输出特性，给出了此类驱动器实现过程准可控的设计思想－－单元互联，及其可控输出位移值与互联单元的一般性关系；对于n个具有双程形状记忆效应的单元互联而成的SMA驱动器，有2^n个可控位移输出。对一类基于单元互联实现变力夹持的SMA薄膜微夹持器进行了理论探讨。     

组合式形状记忆合金驱动器的轨迹规划与实现

将形状记忆合金(SMA)丝嵌入弹性棒可构成形状记忆合金驱动器(SMAA).采用两台SMAA构成的组合式记忆合金驱动器可实现偏动元件与致动元件、驱动单元与执行单元的高度集成,且运行范围与操作能力均得到提高.在机械手操作规划基础上,研究了组合式记忆合金驱动器在关节空间的轨迹规划方法、算法与过程.采用B样条插值,对组合式驱动器进行了轨迹规划,给出了规划后弯曲角的变化轨迹.基于应变反馈的原理,选择了半导体应变片,进行了斜坡轨迹跟踪实验,结果表明实际轨迹能够准确跟踪设定轨迹.     

基于SMA智能复合棒的新型驱动器研究

提出了一种新型的基于偏心内嵌SMA丝复合弹性棒的驱动器结构,推导了复合弹性棒的三维变形描述方程式,应用SMA丝和弹性棒的界面连续性原理,求解棒和丝的平衡方程式,得到了两者的合力和合力矩,将三维方程应用于SMA丝平行轴线嵌入圆直棒的特定情形,得到二维的简化式,设计和制作了基于新型驱动器的多指机械手,实验结果进一步验证了弹性棒变形理论。     

SMA弹簧驱动器驱动机理及实验

为了将形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器用于智能机械结构,需要了解各类SMA弹簧驱动器的驱动特性。该文在对SMA弹簧驱动器的电热驱动机理理论分析的基础上,进行了实验研究。实验结果表明:驱动器响应速度与驱动电流、预变形量、冷却速度、负载有关。偏动式驱动器回复速度和驱动电流成正比;差动式驱动器的响应速度受SMA弹簧冷却速度的制约,要控制驱动电流;差动驱动器比偏动驱动器性能优良,在智能机械结构中应用将有广阔的前景。     

SMA驱动的模块化仿人手指设计与研究

采用模块化的欠驱动手指结构设计,形状记忆合金丝作为驱动器,永磁铁装置提供预拉紧和复位功能,使得SMA驱动器的输出力比弹簧预紧提高了6 N以上.通过驱动位移放大滑轮,使SMA驱动器的输出位移增大了2.1倍.最后,通过3D打印技术打印手指模型并组装了单根手指,实现了对日常用品的抓取操作.本研究有效解决了SMA驱动器驱动位移小、预拉伸和输出力相矛盾的问题,为形状记忆合金材料作为仿生驱动装置的应用提供了设计思路.     

差动式形状记忆合金驱动器驱动的仿生吸盘

为促进爬壁机器人负压吸附机构的微型化和小型化,根据生物负压吸附器官的结构特点,设计了一种形状记忆合金(SMA)驱动器驱动的仿生吸盘.由于SMA响应速度慢,为加快负压响应,仿生吸盘采用差动式SMA弹簧驱动器驱动,并引入电阻反馈监测SMA相变程度,设计了一种变结构控制器控制SMA加热电流.仿真和实验结果表明:该吸盘产生负压较快,并具有一定的吸附能力,能够作为微型和小型爬壁机器人的吸附机构.     

压电双晶片型冲击式直线精密驱动器及动力学特性

提出了一种以自由端带有集中质量的悬臂式压电双晶片作为驱动单元的新型冲击式直线精密驱动器．建立了基于Karnopp摩擦模型的驱动器动力学模型和仿真模型，利用Matlab采用4阶Runge-Kutta计算方法分析了驱动电信号频率、幅值对驱动器动态特性的影响，提出了压电双晶片型冲击式精密驱动器特定的定频调幅驱动方法．制作了驱动器样机，并进行了驱动器性能实验，实验结果表明，该驱动器具有结构简单、行程大、分辨率高等特点，特别是它的成本只是传统冲击式驱动器的1／100，因此具有广泛的应用前景．     

含SMA纤维的复合材料梁有限元法

分析了SMA纤维对复合材料梁材料参数的影响,用梁的二维平面单元对含有不同含量和初始残余应变的SMA纤维的复合材料梁进行了有限元分析。计算结果表明,通过激活SMA纤维,对复合材料梁的弯曲和自振频率均有很强的控制和调节能力。     

基于形状记忆合金的变刚度外骨骼设计与建模

为减轻变刚度驱动单元质量,缩小其体积,提出一种基于形状记忆合金(SMA)的变刚度主动元,单个变刚度主动元质量约为68.5 g.为精确控制外骨骼刚度,结合SMA本构模型、相变动力学模型、热平衡方程、输出方程,对SMA进行动态建模.为最大化满足人体运动需求,通过并行布置变刚度主动元的方式,结合导轨机构,构建轻质变刚度外骨骼的原理样机.测试结果显示外骨骼变刚度范围为7～20 N/mm,验证了外骨骼功能的有效性.     

形状记忆合金机器人关节驱动器的控制系统

介绍一种用形状记忆合金（SMA）作机器人关节驱动器控制用的用片机主控制电路，外围电，加热电源系统，和单片机主控制系统由软件设计，该系统成本低廉，控制精度达0．3°（一个脉冲）。     

热电控制记忆合金驱动元件的实验与数值研究

为了适应微小卫星百叶窗热控系统的工作要求,提出了用于微热控百叶窗的半导体热电控制形状记忆合金新型驱动元件的构想。用实验和数值软件A nsys对驱动元件温度、变形等特性进行了研究,模拟结果与实验结果基本吻合。结果表明,与直接电加热的控制方式相比,该新型驱动元件的变形量是其2.4倍,动作频率则是其6倍。给定的驱动元件工作性能取决于形状记忆合金的相变温度和输入电流之间的匹配。     

形状记忆合金短纤维增强复合材料的热相变行为

基于Eshelby等效夹杂模型和Mori—Tanaka的场平均法，考虑到形状记忆合金材料的强物理非线性和基体材料的弹塑性，发展了增量型的等效夹杂模型．基于该模型，探讨了形状记忆合金短纤维增强弹塑性基复合材料在应力自由状态下的热相变特性，特别研究了基体材料的塑性对复合材料热相变特性的影响．计算结果表明：当基体进入屈服阶段后，在复合材料卸载过程中出现残余应力；弹塑性基体复合材料的特征相变温度偏移随纤维体积分数的变化规律与弹性基体复合材料的变化规律不同，其热相变特性有显著的区别．     

形状记忆合金纤维层板固有频率可调性的有限元分析

采用有限元方法建立SMA纤维层合板的有限元动力学模型，通过矩阵特征值问题求解，得到板的固有频率，讨论了相奕激发温度的改变、SMA纤维的体积分数、SMA预拉伸变形等参数对结构固有频率的影响。研究结果对于实现SMA纤维复合材料减振降噪智能结构的自适应控制具有一定的参考价值。     

基于SMA阻尼器的长拉索系统振动控制研究

 基于形状记忆合金（SMA）的超弹性性能开展了以下研究：①设计研制了一种拉压型SMA 阻尼器,并通过试验得到了SMA 阻尼器的特征参数,进一步研究了SMA 阻尼器初应变、加载位移行程与阻尼器等效刚度、等效阻尼比以及耗能能力间的关系;②根据Hamilton原理,推导了SMA阻尼器 长拉索系统的非线性振动微分方程,并通过试验验证了理论推导的正确性;③研究了自由振动下SMA阻尼器对长拉索位移以及加速度响应的影响。研究结果表明,SMA 阻尼器对长拉索具有明显的减振效果,可以有效减少拉索的振动位移以及加速度幅值,大幅度提高了长拉索振动衰减速度。     

Microbionic and peristaltic robots in a pipe

A microbionic and peristaltic robot that simulates the motion of an earthworm to move within a micropipe is proposed. The robot consists of three flexible units. Each unit is composed of two plates connected with three shape memory alloys (SMA) 120° apart, the rubber gasbag around the SMA wires inflated with air inside. Each unit corresponds to a segment of an earthworm, and the SMA and rubber gasbag have the same functions as the cricoid and longitudinal muscles of the earthworm. A control system is designed to fulfill the control of the three flexible units motions, such as stretching, shrinking and bending, so the microrobot can walk forward and backward, and choose the direction.     

基于中继卫星多址支持的卫星在轨健康管理模式

智能化卫星在健康管理方面提出了随遇接入中继卫星系统为其提供测控的要求,基于中继卫星S频段多址SMA全景波束支持,本文提出了一种中低轨卫星在轨健康管理的新概念和模式.新模式系统由中继卫星、用户终端和地面系统构成,分析给出了卫星在轨全时监视及随遇接入、卫星快速抢救、问题排查归零的健康管理工作流程,实现该模式运行的关键技术主要包括用户星在轨健康管理技术、基于中继卫星S频段多址的全景波束技术和空间网络接入技术。为后续中继卫星系统测控发展应用提供了一种新思路.      

医用微型机器人——SMA内窥镜与SMA腹腔手术钳子

形状记忆合金（ＳＭＡ）元件的变位量与温度、内阻存在一一对应关系，在变位过程中有力的输出，可以作功．ＳＭＡ作为可控执行元件，具有体积小、可控精度高的特点，用于医疗仪器十分合适．本文主要介绍ＳＭＡ内窥镜系统和ＳＭＡ腹腔手术钳子的结构特点及其特性     

一种形状记忆合金丝驱动的微小型六足机器人

为解决有限空间中形状记忆合金（ＳＭＡ）丝驱动的转动关节臂输出角位移不足的问题,提出了两种方法：①减小关节的回转半径,用富余的输出力补偿输出角位移的不足;②在三维可用空间中布置ＳＭＡ丝,增大ＳＭＡ丝的长度,开发了一种ＳＭＡ丝驱动的六足步行机器人,机器人的肢体布局和结构符合仿生学原理,轮廓尺寸为２５ｍｍ＊２５ｍｍ＊２５ｍｍ。并介绍了一种实用该机器人静步态行走的控制策略。