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。     

基于SWIFT算法的球关节操作臂最优路径规划

针对目标物体在空间的位置和姿态确定的情况下，机器人操作臂如何选择一条满足关节转角约束，且使所有关节转动角度之和为最小的最佳路径这一问题，提出了利用动态可行解区间作为改进SWIFT(sequential weight increasing factor technique)算法的初始迭代值进行寻优迭代的方法，并对罚因子rk进行了讨论。该算法具有较少的迭代次数和较快的收敛速度，并通过对9个自由度的球关节操作臂的仿真结果，验证了该算法的正确性和可行性。     

多关节机械臂的运动学分析与综合

本文提出了多关节机械臂运动学正问题的递推公式,并利用这些递推公式方便地解决了多关节机械臂的运动学逆问题,不仅物理概念清晰,而且无需导出其显式表示.文中所述方法简单、新颖,通用性强,适用于计算机编程,对多关节机械臂的设计与控制都有一定的指导作用.     

关节式机械臂的运动分析

本文利用四元数对刚体系统进行线运动分析。用这种方法研究多关节机械臂的线运动时,具有方程无奇性、线性程度高等长处。用计算机作数值计算时,利用此方法可节省机时,减小计算误差。     

基于粒子群算法的空间机械臂关节驱动力矩优化设计

采用绝对节点坐标方法对空间柔性机械臂臂杆进行动力学建模,采用自然坐标法对机械臂关节进行建模,最终得到刚柔耦合的空间机械臂动力学模型.对冗余自由度机械臂进行逆运动学分析,由规划的末端轨迹得到了含自运动项的关节转角轨迹.利用动力学方程中Lagrange乘子的物理意义,对机械臂系统进行逆动力学分析,推导了关节轴瓦与轴颈在运动过程中受到的关节驱动力/力矩.利用粒子群算法优化机械臂的自运动项,得到了最小化的关节驱动力矩能耗,从而形成了一种冗余空间机械臂关节驱动力矩优化设计新方法.在平面三连杆柔性机械臂进行了数值仿真,仿真结果表明:所提出的方法在实现末端轨迹跟踪的同时,能有效降低关节力矩能耗;得到的关节力矩连续性好,能够满足工程实际需要.      

基于关节空间轨迹规划的机械臂远程控制

轨迹规划对提高机械臂的稳定性、可靠性、工作效率有重要意义。为实现对远程机械臂连续、平稳 、无抖动的控制,基于关节空间轨迹规划,提出了一种采用5次多项式插值函数对远程机械臂运动轨迹进行插补的优化算法。利用该算法对机械臂进行了实际的远程控制实验,实验结果表明,该算法使机械臂各关节运动连续、平稳,实时性好,能够满足实际的工作要求,为远程机械臂的安全应用奠定了基础。     

单连杆柔性关节机械臂的高阶滑模控制器设计

针对单连杆柔性关节机械臂系统,提出了一种基于高阶滑模算法的有限时间镇定控制方法。所提出的方法涉及两个关键方面。首先,通过引入加幂积分器,设计了一个新的李雅普诺夫函数,使得输出信号在有限时间内收敛。其次,利用符号函数抑制了系统不确定性造成的抖振现象。基于有限时间李雅普诺夫稳定性理论,证明了该算法能够保证滑动变量在有限时间内收敛到原点。最后,单连杆柔性关节机械臂的仿真结果验证了高阶滑模控制算法的有效性。     

非驱动关节机器人模型的设计与实现

介绍了一种基于PCI总线的非驱动关节机器人模型的设计方法,克服了传统的伺服电机装置进行位置控制的缺点,给出了驱动、保护电路和PCI控制卡的设计思路、过程及实现方法,并给出PCI控制卡的原理框图及驱动程序软件框图.同时就模型设计中的难点以及调试过程中碰到的一些问题进行了简要的说明.实验表明该模型是可行的.     

埋入形状记忆合金丝的智能复合材料实验研究

对埋入形状记忆合金丝的玻璃纤维／环氧树脂试件进行单向拉伸，受限回复和自由回复的实验研究。结果表明；ＳＭＡ的丝的埋入能明显地提高试件的弹性模量和强度；由于形状记忆效应的存在与作用，温度变化时，ＳＭＡ丝可以有规律地改变复合材料结构的应力状态。因此，在复合材料中合理地布置ＳＭＡ丝不仅可以提高结构的承载能力，而且有助于防止或抑制损伤。     

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     

形状记忆合金超弹性弹簧的设计

基于Ｌｉａｎｇ的模型＾〔２〕对形状记忆合金（ＳＭＡ）弹簧在超弹性范围内的本构关系进行了数值仿真,针对ＮｉＴｉ基合金进行了ＳＭＡ超弹性螺旋弹簧的设计。     

Fast Control of Negative Pressure Response of a Bio-inspired Suction Cup Actuated by Shape Memory Alloy

A bio-inspired suction cup actuated by drape memory alloy (SMA) for miniature wall climbing robots ls developed based on studying characteristics of biological suction apparatus. Some fast control strategies are introduced to improve negative pressure response. model of the suction cup is built,and simulation and experiments results indicate the effectiveness of the fast control strategies. The largest negative pressure of the suction cup can reach 14 000 Pa,and its generating and cancelling just need 5 s. Research results Indicate the suction cup can be used as an adhesion mechanism for miniature wall climbing robots.     

Cu-Zn-Al合金形状记忆效应的机理分析

在相变过程中产生的热弹性马氏体所具有的晶体学可逆性和其形成过程中的自协作效应与取向效应是形状记忆合金产生形状记忆的根本原因，据此对Cu—Zn—A1形状记忆合金观测结果给出了解释．中还阐明了发生热弹性马氏体相变的驱动力来自母相与新相间的自由能差，热弹性马氏体的形状、大小可由相变时的过冷度控制．     

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。     

形状记忆合金在智能材料结构中的应用

介绍了智能材料结构的关键技术及形状记忆合金的主要特性,叙述了形状记忆合金在智能材料结构中的应用状况,并对形状记忆合金智能材料结构的发展前景进行了展望。     

粘弹基形状记忆合金复合梁的弯曲

用有限元法对环氧基形状记忆合金复合梁的弯曲问题进行了建模和分析，并通过实验验证了理论分析结果，研究发现，由热粘弹性分析得到的结果与实验结果吻合较好，而由热弹性分析得到的结果与实验结果差异较大，由此说明，对于环氧基SMA复合材料，由于激活SMA时温度对环氧基体的影响较大，适合于用热弹性理论精确分析其整体响应。     

二维射流冲击形状记忆合金驱动器的瞬态传热

用数值和实验两种方法对射流冷却、加热形状记忆合金驱动器进行研究.控制方程采用守恒形式和标准二维不可压缩k-ε紊流模型,流体和固体的耦合边界上采用与形状记忆合金相关的动、静边界条件两种形式分别进行计算,并比较了两种边界条件下射流换热效果.分析了射流速度、射流周期对换热的影响,设计了一套交变射流的实验装置,并对射流加热和冷却形状记忆合金驱动器进行了实验研究.结果表明:静边界条件下形状记忆合金驱动器温度稍高于动边界条件;射流速度越大、射流周期越长,形状记忆合金温度和形变的波动范围也就越大;实验数据与数值计算的结果吻合较好.研究结果对于以形状记忆合金作为热驱动元件的设计具有一定的指导意义.