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基于熱力學性能的形狀記憶合金驅動器多目標優化
最近更新時間：2015-10-23
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基于熱力學性能的形狀記憶合金驅動器多目標優化
作為一種典型的擺動關節運動形式，方向舵、仿生色鰭或撲翼在微小型仿生水下機器人中具有廣泛的應用.由于受到設計空間、驅動能耗、傳動效率以及噪聲等條件的約束.微小刑仿生水下機器人對其擺動式推進裝置的驅動和傳動機構設計提出了較為嚴格的要求。形狀記憶合金(shape memory alloy.SMA)是一種具有形狀記憶效應的功能材料,SMA驅動器集傳感、驅動和執行機構于一體，具有結構簡單、控制方便等優點。己經在機械、電子、化I_、寧航、能源、醫療和機器人等領域得到具體的應用[2]。由SMA構成的驅動器具有功率與質zui比高、結構緊湊、無噪聲、控制靈活等優點.在微小刑仿生水下機器人中具有重要的研究和應用價值.對實現水下機器人運動的性和隱身性具有重要的意義。
SMA差動驅動的擺動關節運動機理
圖1所示為某小型水下機器人方向舵裝置，本文以其為研究對象。展開對SMA差動驅動器擺動關節的運動機理研究.SMA 驅動器是一種利用SMA在形狀記憶效應中輸出的位移和力來對外界做功的機構。SMA驅動器一般由SMA驅動元件和執行機構兩部分織成。作為驅動元件，螺旋彈簧狀的SMA對獲得較人的動作行程具有重要意義。根據SMA彈簧驅動器的配置形式。常見的驅動形式可分為偏動式和差動式兩類。差動式驅動方式如圖2所示，通過左右兩個SMA彈簧分別控制實現負載的左右移動，共-!R動原理為:加熱左側的SMA彈簧.則產生向右的位移;冷卻后在右側SMA彈簧的作用下回復至平衡位置:加熱右側的SMA彈簧.則產生向左的位移.同樣冷卻后回復至平衡位置。可見.差動式驅動方式可產生相對于平衡位置的兩個方向的位移量，適用于具有三項位置要求的往復運動機構.滿足其作為水下機器人方向舵的使用要求。
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