機(jī)器人中的形狀記憶材料

一.前言

機(jī)器人中的形狀記憶材料形狀記憶合金(SMA)不僅是一種具有潛在用途的智能材料，而且是一種新的功能材料,動(dòng)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)于一體,因而是一種很好的智能材料有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小巧、成本低廉、控制方便等。二.定義及原理定義：形狀記憶合金是經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)募庸崽幚硎蛊溆洃浰蟮男螤詈?即使再變是由兩種以上金屬元素組成的合金，稱(chēng)為形狀記憶合金。三.形狀記憶合金的分類(lèi)單程記憶效應(yīng) 形狀記憶合金在較低的溫度下變形加熱后可恢復(fù)變形前的形狀這種只在加熱過(guò)程中存在的形狀記憶現(xiàn)象稱(chēng)為單程記憶效應(yīng)。稱(chēng)為雙程記憶效應(yīng)。相形狀，稱(chēng)為全程記憶效應(yīng)。四.形狀記憶合金的應(yīng)用學(xué)城筑波舉行的博覽會(huì)上,日本展出的機(jī)器人中就有臺(tái)使用了形狀記憶合金21世紀(jì)將成為材料電子學(xué)的時(shí)代。形狀記憶合金的機(jī)器人的動(dòng)作除溫度外不受任何環(huán)境條件的影響，可望在反應(yīng)堆、加速器、太空實(shí)驗(yàn)室等高技術(shù)領(lǐng)域大顯身手。形狀記憶合金電機(jī)在機(jī)器人中的應(yīng)用(SMAASMA件,實(shí)現(xiàn)機(jī)電能量的轉(zhuǎn)換。SMAA手、機(jī)器人關(guān)節(jié)、手爪的驅(qū)動(dòng)以及人體內(nèi)疏浚等?；窘Y(jié)構(gòu)類(lèi)型在SMAA中,SMASMAASMA的單程SME,即溫度升高時(shí)產(chǎn)生形狀回復(fù),溫度降低時(shí)無(wú)形狀變化SMA機(jī)器人在機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域,SMAA的獨(dú)特品質(zhì)可以克服傳統(tǒng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的缺點(diǎn),非常適合在形狀記憶合金傳感器件及其在機(jī)器人中的應(yīng)用根據(jù)合金電阻隨溫度的變化可以檢測(cè)或感知環(huán)境溫度的變化,同時(shí)根據(jù)所對(duì)應(yīng)的形狀上的變化,可執(zhí)行或完成驅(qū)動(dòng)動(dòng)作只要選擇好合適的材料沖電流加熱來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作。作為電驅(qū)動(dòng)器,可替代電磁螺線管、伺服馬達(dá)、液壓或氣動(dòng)裝置，SMA驅(qū)動(dòng)器設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、無(wú)噪音、成本低。SMA驅(qū)動(dòng)器往往設(shè)計(jì)成偏動(dòng)式和差動(dòng)式驅(qū)動(dòng)器,這類(lèi)元件尤其適用于可轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)。SMA系統(tǒng)中,SMASMA相變時(shí)產(chǎn)生的電阻變化可用來(lái)提供位置或位移反饋信息,因此可用作驅(qū)動(dòng)器和位置檢測(cè)器，從而起到傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)中傳感、驅(qū)動(dòng)和傳遞三系統(tǒng)功能的作用這種設(shè)計(jì)上的簡(jiǎn)化及SMA元件超小型化和集成化成為可能。從控制角度看,直接通電加熱是形狀記憶驅(qū)動(dòng)元件的最好方法，電流控制方式可采用模擬控制和數(shù)字控制,但實(shí)際上多采用脈沖電流控制脈沖寬度方式以及控制脈沖比特編碼的方式。SMA器件的反應(yīng)速度主要由冷卻速度控制,通過(guò)增加電流強(qiáng)度很容易地在加熱過(guò)程中獲得SMA金線圈的伸縮,而肘和肩是靠直線狀絲的伸縮,分別實(shí)現(xiàn)開(kāi)閉和屈伸的動(dòng)作用溫冷水控制動(dòng)作的機(jī)械手它主要由微型計(jì)算機(jī)指令水閥門(mén),通過(guò)穿經(jīng)冷溫水的SMA絲用塑膠包裹的熱量感受來(lái)實(shí)現(xiàn)手指動(dòng)作，其最大特點(diǎn)是可做圓滑柔軟的動(dòng)作,而且動(dòng)作速度快,反應(yīng)性能佳經(jīng)改進(jìn)的機(jī)械手指。用于海床檢測(cè)并能獨(dú)立行走的SMA6SMA1985代采用SMA絲都用玻璃纖維管包裹以避免過(guò)度熱量流失。其他的SMASMASMA形狀記憶合金在機(jī)器人夾持器中的應(yīng)用隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的運(yùn)用,現(xiàn)代機(jī)器人的性能已大大提高,并使機(jī)器人具有智能特點(diǎn),其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。但對(duì)于在