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。     

适用于有限空间的微型形状记忆合金丝驱动器

形状记忆合金（Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙ,ＳＭＡ）丝用于微小型机器人中作驱动器时,为了达到要求的输出位移,其长度往往超出有限的可用空间。研究了产生这种现象的原因,并开发了一种使ＳＭＡ丝在整个可用空间中呈三维状态分布的微驱动器。理论分析和试验结果表明,该驱动器克服了ＳＭＡ丝直线驱动器和ＳＭＡ螺旋弹簧驱动器的弱点,拥有比骨骼肌更好的力学性能,应用于微小仿生机器人时,它可在满足输出位移要求的同     

一种基于功/能转换效率最高原则的单程形状记忆合金驱动器设计方法

研究了单程形状记忆合金（ＳＭＡ）驱动器的工作机理，基于热力学基本定律建立了单程ＳＭＡ驱动器的功／能和热／能转换模型，分析了ＳＭＡ元件的性能对单程ＳＭＡ驱动器输出性能的影响，提出了一种基于功／能转换效率最高原则的单程ＳＭＡ驱动器设计方法，建立了单程ＳＭＡ驱动器的输出性能和ＳＭＡ元件的性能及驱动器初始状态之间的定量关系。     

柔性充气操控臂转动行为数值模拟与试验

为减小充气臂转动驱动力矩,设计了类似宇航服关节的带有褶皱构造的充气膜关节及绳驱动转动装置.进行了充气臂柔性PVC织物膜材的双轴拉伸和剪切试验,基于正交异性假设计算得到了适宜充气臂双向张力和褶皱状态下膜材的弹性常数.建立了充气臂结构的有限元模型并进行了转动数值模拟和参数分析,将模拟结果与无褶皱构造的圆柱形关节理论分析结果进行了对比,表明褶皱构造关节的弯曲驱动力矩降低很多,实现了低驱动力矩的设计目标.设计和制作了充气臂样机并开展了试验研究,验证了充气臂转动数值模拟的准确性.     

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.     

基于粘-滑摩擦力模型的微型压电驱动器动力学分析

提出了一种新型的靠摩擦力驱动的微型压电驱动器，采用粘一滑摩擦力模型对其进行了动力学分析．通过对比仿真结果和实验结果，得出了不同驱动信号下的驱动器动力学特性；改变驱动信号的频率和幅值，能够控制驱动器的运动方向和速度．仿真结果与试验结果吻合较好，证明该摩擦力模型能够对驱动器进行较为精确的理论分析．     

中小规模点阵图形式液晶模块电路的分析和设计

中小规模点阵图形式液晶模块的重要特点是模块带有液晶显示控制ＬＳＩ，作者对这类液晶模块常用的ＬＳＩ进行分析，重点分析了内有显示数据ＲＡＭ的列驱动器ＨＤ６１２０２和点阵图形式控制器Ｔ６９６３Ｃ。以这两类ＬＳＩ和配套的驱动电路设计制作了ＴＬＭ１２８６４Ｔ（１２８列×６４行象素，控制器Ｔ６９６３Ｃ），ＴＬＭ１２８６４Ｈ（列驱动器ＨＤ６１２０２）和ＴＬＭ２４０６４Ｔ（２４０列×６４行象素，控制器Ｔ６９６３Ｃ）三种类型的点阵图形式液晶模块，经过测试达到了国外同类产品的技术指标。     

绳驱动仿生软体机械臂结构设计与弯曲特性仿真

提出了一种基于绳驱动的波纹状软体仿生机械臂,机械臂本体由软体硅胶制成,具有高灵活性、较好的环境适应性及人机交互安全性等特点.该机构通过利用柔顺机构学原理将软体机械臂设计为波纹状,既优化了机械臂受到绳驱动时的弯曲特性,又兼具圆柱型软体机械臂的承载性能.相比传统的刚性机械臂,软体机械臂没有任何刚性关节,因此引入了分段恒曲率假设对其定义,结合软体机械臂特点利用有限元分析软件进行仿真分析,验证了其在驱动绳不同长度变化量下的弯曲特性及受力情况.     

一种仿人机械臂的动力学建模和固有频率研究

气动肌肉驱动器因能很好地解决机械臂柔顺性的问题,其在仿人机械臂上的应用已经成为了研究热点。但目前针对机械臂的建模多忽略驱动器质量,或考虑为集中分布情况,同时一般考虑关节铰为线弹性扭簧。这些假设不太符合气动肌肉驱动器的实际力学性能。因此通过D-H法建立了一种仿人机械臂结构的运动学模型,核算了其奇异位形。通过能量法建立了驱动器质量分散分布下的仿人机械臂的动力学模型;通过假设模态法进行离散化,得到标准特征式方程。基于Wolfram Mathematica 9进行编程,获得了该仿人机械臂在两个关键的奇异位形之间运动时,其固有频率随关节角度和关节铰刚度变化的形式。     

基于单片机的ESMAA伺服控制系统

介绍了一种新型SMA驱动器。该驱动器实际上是偏心内嵌有单程SMA丝的弹性硅胶棒。它集成了驱动单元和执行单元的功能，特别适于作为小型和微型机器人系统中的致动元件。研制了基于80C196KC单片机的弯曲型ESMAA柔性伺服控制系统，实现了基于SMA电阻反馈的PI^ 控制策略探讨和实验研究。     

仿蚯蚓蠕动微机器人及控制系统

在研究蚯蚓运动机理的基础上,提出一种适用于微小软管移动的仿蚯蚓蠕动式微机器人,该机器人分为三个柔性单元体,每个柔性单元体主要由一对绝缘板,两板之间相连的三根形状记忆合金元件,充入空气将ＳＭＡ等加以封闭的橡胶囊组成。在ＳＭＡ的形状记忆效应和橡胶气囊的综合作用下,柔性单元体可实现蚯蚓了相类似的运动,从而实现微机器人蠕动式前进。     

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.     

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。     

形状记忆合金驱动的软体仿生手掌

与刚性部件控制的机械手臂或者手指相比,以记忆合金丝作为驱动器的驱动部件,避免了结构复杂的刚性部件以及复杂的运动反馈控制系统,其输出力—重量比高,驱动方式简便,引起各界的关注。本文以形状记忆合金为基础,设计试验了一种形状记忆合金丝驱动的软体仿生手掌。阐述了驱动记忆合金的原理、手掌的制作原理,建立了软体仿生手掌的运动学模型,采用matlab进行了运动学仿真验证分析,通过物理试验证明记忆合金驱动的软体仿生手掌可以达到手指弯曲及实际物体抓取的效果。     

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。     

Earthworm-like micro robot based on electromagnetic driver

According to the principle of bionics, a prototype of the earthworm-like micro robot was developed and manufactured for entering the small tube. Based on the process of the action and mechanics analysis, the controller was designed. This micro robot with 6mm diameter was driven directly by three electromagnetic linear drivers. Mobile cells were joined with two degree-of-freedom joint and the whole body was flexible and soft. The driving force reached 10.8g in normal working condition. The direction of movement and the angle of imaging can be controlled by the shape memory alloy （SMA）. The driving force, velocity and movement of micro robot in flexural tube were tested through experiments, which indicated that the driving force was in proportion to the range of frequency, and the micro robot could current, and the velocity reached a maximum in certain move in the thin tube flexibly.     

移动硬盘磁头驱动臂的模态分析与脉冲响应

Head actuator arm assembly （HAA） is the most important mechanical component of a mobile hard disk drive （HDD） and its shock dynamic response is a principal index of vibration resistance. In this paper,a finite element （FE） model is firstly developed in ANSYS of 2.5 inch （1 inch=25.4 mm） mobile hard disk. This model includes actuator arm,voice coil motor （VCM） and pivot bearing. The various step modal of HAA is calculated by FE model. Then the actuator arm vibration behavior is simulated with LS-DYNA procedure. The influence of pulse waveform,pulse amplitude and pulse width on the shock response of the relative displacement of the head actuator arm assembly is studied.     

超弹性NiTi丝力学性能试验研究

本文对NiTi形状记忆合金丝的超弹性性能进行了试验研究,验证其用于被动控制装置的可行性。研究了常温下加载速率、应变幅值、循环次数等加载工况对形状记忆合金的相变应力、耗能能力、变形模量、等效阻尼比及残余应变等力学性能参数的影响规律。试验分析结果表明,NiTi丝具有良好的耗能性能、较大的可恢复变形,是制作被动阻尼器装置的良好材料。为进一步开发新型SMA被动阻尼器奠定了基础。