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SMA丝驱动的手指康复机器人设计及实验研究 被引量:4
1
作者 张瑛如 王扬威 +1 位作者 刘凯 赵东标 《计算机测量与控制》 2020年第6期191-196,共6页
为了研制一种轻便、可穿戴的仿生手指康复机器人,在分析手指肌肉骨骼生物参数及致动机理的基础上,设计了一种形状记忆合金丝(SMA)驱动的软体柔性手指康复机器人,建立了其运动学和力学模型;以手套为结构设计的原型,通过控制SMA丝的收缩... 为了研制一种轻便、可穿戴的仿生手指康复机器人,在分析手指肌肉骨骼生物参数及致动机理的基础上,设计了一种形状记忆合金丝(SMA)驱动的软体柔性手指康复机器人,建立了其运动学和力学模型;以手套为结构设计的原型,通过控制SMA丝的收缩来模拟手指肌肉肌腱的收缩,从而实现辅助手指屈曲伸展运动的功能;试验研究了手指康复机器人的运动性能和抓握性能;试验结果表明,手指柔性康复机器人最大弯曲角度接近正常人手关节角度,最大指尖力可达18N,能完成日常所需的屈曲伸展以及抓握功能。 展开更多
关键词 手指 康复机器人 形状记忆合金丝
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SMA绞线-液体粘滞阻尼器的设计与耗能研究 被引量:1
2
作者 刘海卿 林震 王锦力 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2012年第S1期503-506,共4页
综合利用不同的耗能机理共同耗能和具有多道耗能减震防线的阻尼器是目前阻尼器设计的新思想。针对以往液体粘滞阻尼器的不足,为了获得性能更优异的阻尼器,在普通液体粘滞阻尼器研究的基础上,利用形状记忆合金(SMA)的超弹性性能,设计出... 综合利用不同的耗能机理共同耗能和具有多道耗能减震防线的阻尼器是目前阻尼器设计的新思想。针对以往液体粘滞阻尼器的不足,为了获得性能更优异的阻尼器,在普通液体粘滞阻尼器研究的基础上,利用形状记忆合金(SMA)的超弹性性能,设计出一种新型SMA绞线-液体粘滞阻尼器。首先进行了SMA绞线的力学性能试验,分析其超弹性性能,然后分析该阻尼器的工作原理及SMA绞线和液体粘滞阻尼器共同耗能的工作机理。最后数值分析计算了这种阻尼器在不同工况下的阻尼力-位移曲线,通过与普通液体粘滞阻尼器对比分析,验证所研制的SMA绞线-液体粘滞阻尼器具有更优异的性能。 展开更多
关键词 液体粘滞阻尼器 sma绞线 超弹性 耗能
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SMA驱动柔性机械臂BP神经网络PID控制方法研究 被引量:5
3
作者 王扬威 吕佩伦 +3 位作者 郑舒方 张铂轩 李三平 李兴东 《现代电子技术》 2022年第10期176-181,共6页
针对形状记忆合金(SMA)丝驱动软体仿生柔性臂弯曲角度难以精确控制的问题,文中提出一种BP神经网络PID控制算法。该方法基于仿生柔性臂的运动学模型和驱动模型,利用电阻映射的弯曲角度反馈,采用BP神经网络优化PID参数实现位置控制。然后... 针对形状记忆合金(SMA)丝驱动软体仿生柔性臂弯曲角度难以精确控制的问题,文中提出一种BP神经网络PID控制算法。该方法基于仿生柔性臂的运动学模型和驱动模型,利用电阻映射的弯曲角度反馈,采用BP神经网络优化PID参数实现位置控制。然后,搭建仿生柔性臂实验测试平台,利用不同驱动电压条件下弯曲实验测试数据确立初始PID参数,分别采用传统PID方法、模糊PID控制方法和BP神经网络PID控制算法对仿生柔性机械臂进行位置控制实验。结果表明,与其他两种方法相比,BP神经网络PID控制方法能在5 s内达到期望角度,调节时间更短,位置误差仅为2°,并且在外界扰动条件下2 s内可完成自适应调节,具有较强的鲁棒性,能够更好地补偿SMA相变过程中的迟滞问题,证明了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 仿生柔性臂 BP神经网络PID 弯曲角度 位置控制 形状记忆合金丝(sma) 电阻反馈
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室温下形状记忆合金丝拉伸力学性能试验研究 被引量:2
4
作者 徐涛 隋杰英 魏征 《青岛理工大学学报》 CAS 2022年第1期31-35,共5页
基于形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)的优良特性,以及其在结构振动控制、减震隔震中的应用,针对2 mm SMA丝进行了力学性能试验。通过改变2 mm SMA丝的循环次数、加载速率、加载幅值等参数,探究2 mm SMA丝各相变应力、等效阻... 基于形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)的优良特性,以及其在结构振动控制、减震隔震中的应用,针对2 mm SMA丝进行了力学性能试验。通过改变2 mm SMA丝的循环次数、加载速率、加载幅值等参数,探究2 mm SMA丝各相变应力、等效阻尼比、单圈循环耗能、残余应变、极限应力应变等力学性能的变化情况。试验表明:循环次数和加载幅值是影响2 mm SMA丝力学性能的主要参数,随着循环次数的增加,2 mm SMA丝的各项力学性能不断降低,最后趋于稳定状态;随着幅值的增加,单圈循环耗能增幅最大,耗能能力不断增强;2 mm SMA丝的极限应力-应变曲线与经典应力-应变曲线的加载段基本吻合。 展开更多
关键词 形状记忆合金 极限应力应变 力学性能试验 sma 单圈循环耗能
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形状记忆合金驱动的柔性仿人手设计与分析 被引量:1
5
作者 黄东煜 林尚灿 苏满佳 《机械工程与自动化》 2021年第4期12-14,共3页
为提高服务型机器人仿人手的逼真度,从仿生的角度出发,提出一种基于形状记忆合金(SMA)丝驱动的柔性仿人手。设计了仿人手的仿生结构,推导了基于SMA丝的软手指驱动模型,并在制造的软手指上通过实验验证了模型的准确性。最终搭建了完整的... 为提高服务型机器人仿人手的逼真度,从仿生的角度出发,提出一种基于形状记忆合金(SMA)丝驱动的柔性仿人手。设计了仿人手的仿生结构,推导了基于SMA丝的软手指驱动模型,并在制造的软手指上通过实验验证了模型的准确性。最终搭建了完整的柔性仿人手样机,可以实现与人握手和简单的手势展示。 展开更多
关键词 软手指 sma 驱动模型 仿人手样机
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SMA丝辅助气动变刚度驱动器仿真与实验
6
作者 李健 黄美珍 +2 位作者 闫杰 郭宏旭 王雨涵 《机械设计》 CSCD 北大核心 2023年第3期32-40,共9页
为解决软体驱动器负载能力差、刚度不可变的问题,文中设计了一种嵌入SMA丝的气动变刚度驱动器。首先,通过分析驱动器弯曲时的力矩平衡方程,建立驱动器弯曲理论模型和刚度理论模型。其次,通过数学模型和Abaqus有限元仿真分析气腔长度、... 为解决软体驱动器负载能力差、刚度不可变的问题,文中设计了一种嵌入SMA丝的气动变刚度驱动器。首先,通过分析驱动器弯曲时的力矩平衡方程,建立驱动器弯曲理论模型和刚度理论模型。其次,通过数学模型和Abaqus有限元仿真分析气腔长度、气腔厚度和限制层壁厚3个参数对弯曲性能的影响,得到在规定范围内弯曲性能最佳的最优尺寸组合。然后,通过有限元仿真与实验,验证了限制层嵌入SMA丝提高了气动软体驱动器的刚度。最后,对比理论模型、有限元仿真结果与样机实验的数据。仿真结果与实验结果表明,上述3个分析参数对弯曲影响的趋势保持一致,以及嵌入SMA丝几乎不影响驱动器的弯曲性能,同时能够有效地提高气动软体驱动器的刚度。 展开更多
关键词 气动软体驱动器 sma 变刚度 有限元仿真 ABAQUS
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基于K-型热电偶与热成像仪的SMA丝温度精确测量研究
7
作者 刘克成 刘阳 《南阳理工学院学报》 2020年第2期42-46,共5页
由于形状记忆合金(SMA)丝相变过程中潜热效应的影响以及环境温度、驱动参数强度的不同,传统的热电偶测温方法无法精确测量SMA丝在加热过程中的真实温度,对SMA丝的实时驱动控制造成了极大的困难。为了精确测量SMA丝的实时温度,提出了一... 由于形状记忆合金(SMA)丝相变过程中潜热效应的影响以及环境温度、驱动参数强度的不同,传统的热电偶测温方法无法精确测量SMA丝在加热过程中的真实温度,对SMA丝的实时驱动控制造成了极大的困难。为了精确测量SMA丝的实时温度,提出了一种基于红外热像仪校准的热电偶测温方法。实验结果与理论分析吻合良好。 展开更多
关键词 sma 红外热像仪 热电偶
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外部安装SMA丝对梁裂缝的修复能力研究
8
作者 孙丽 高倩倩 周建鸿 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2014年第S1期1054-1059,共6页
混凝土结构作为一种常见工程结构形式,在建设过程和使用过程中会出现不同程度、不同形式的裂缝,这是一个相当普遍的现象,也是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。混凝土结构裂缝的控制与修复的研究具有重要的现实意义。为研究外部安... 混凝土结构作为一种常见工程结构形式,在建设过程和使用过程中会出现不同程度、不同形式的裂缝,这是一个相当普遍的现象,也是长期困扰着建筑工程技术人员的技术难题。混凝土结构裂缝的控制与修复的研究具有重要的现实意义。为研究外部安装SMA丝对梁裂缝的修复能力,本文采用复合材料(环氧树脂水泥砂浆和硅胶粘土聚合物)代替混凝土,对两种不同材料浇筑的梁进行裂缝修复能力试验研究。试验结果表明,在裂缝修复过程中,SMA丝能够提供持续的回复应力进行裂缝的修复,修复效果显著;外部安装SMA丝的修复方法,对梁的修复效率较高,同时SMA丝可以重复利用,有效的降低了修复成本。 展开更多
关键词 sma 外部安装 裂缝 修复 回复力
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SMA丝缠绕角对扭力驱动器驱动性能影响的试验研究 被引量:9
9
作者 熊克 沈文罡 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第12期123-128,共6页
在智能结构的驱动系统研究中,形状记忆合金(SMA)以其独特的力学性能倍受关注。将含有预拉伸变形的SMA丝与薄壁圆管复合,能够构成具有扭转变形输出或转矩输出功能的驱动器,为飞行器翼面操纵系统等提供新的设计思路。在SMA扭力驱动器中,SM... 在智能结构的驱动系统研究中,形状记忆合金(SMA)以其独特的力学性能倍受关注。将含有预拉伸变形的SMA丝与薄壁圆管复合,能够构成具有扭转变形输出或转矩输出功能的驱动器,为飞行器翼面操纵系统等提供新的设计思路。在SMA扭力驱动器中,SMA丝的缠绕角是影响驱动器驱动能力的一个重要参数。针对缠绕角分别为40°、45°、55°、60°和75°的一组驱动器,采用试验手段,获得了自由状态、完全约束状态和弹性约束等三种状态下,上述驱动器的温度—缠绕角—扭转角(或转矩)等多组关系曲线,得到了当缠绕角为60°时,驱动器有最大扭转角和最大转矩的试验结果。研究结果对深入探索SMA扭力驱动器的力学模型和驱动器结构参数的优化具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 sma扭力驱动器 sma丝缠绕角 驱动能力 试验研究 形状记忆合金 飞行器 自适应结构
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SMA丝驱动的仿象鼻柔性机械手的研究 被引量:7
10
作者 李健 熊锋 +1 位作者 史佳俊 熊美芳 《微特电机》 北大核心 2014年第9期10-14,24,共6页
基于对传统的柔性机械手的研究,模仿象鼻抓取物体的过程,以形状记忆合金丝为驱动材料,研制了一种仿象鼻柔性机械手。建立了柔性机械手的力学模型,设计了控制部分电路,并进行性能测试和数据分析,得到了通电电压、PWM占空比与通电时间对... 基于对传统的柔性机械手的研究,模仿象鼻抓取物体的过程,以形状记忆合金丝为驱动材料,研制了一种仿象鼻柔性机械手。建立了柔性机械手的力学模型,设计了控制部分电路,并进行性能测试和数据分析,得到了通电电压、PWM占空比与通电时间对柔性机械手弯曲角度的影响。实验结果证明:仿象鼻机械手动作灵活,呈柔性,可控制仿象鼻机械手的弯曲角度与方向,实现对物体的抓取。 展开更多
关键词 仿生象鼻 形状记忆合金丝 柔性机械手
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SMA丝驱动的仿生尾鳍推进器的实验研究 被引量:5
11
作者 李健 郭艳玲 +1 位作者 王振龙 袁斯洋 《微特电机》 北大核心 2013年第7期10-14,共5页
为了研究鱼类尾鳍的推进机理,在研究鱼类尾鳍结构的基础上,研制了形状记忆合金(SMA)丝驱动的仿生尾鳍推进器,并完成了其推进性能试验,得到了动作参数、被动尾鳍形态、尺寸对推进力的影响。为进一步研究其流场机制,研制了基于改性聚四氟... 为了研究鱼类尾鳍的推进机理,在研究鱼类尾鳍结构的基础上,研制了形状记忆合金(SMA)丝驱动的仿生尾鳍推进器,并完成了其推进性能试验,得到了动作参数、被动尾鳍形态、尺寸对推进力的影响。为进一步研究其流场机制,研制了基于改性聚四氟乙烯微粉(PTFE)的液面流场显示系统,并在该系统上对尾鳍推进器摆动后的涡环形成过程进行了可视化研究,实验结果验证了文献中鱼类真实尾鳍的游动特点和游动机制,可见所研制的仿生尾鳍推进器仿生性能好,适用于鱼类游动机理研究,并为仿生鱼的研制奠定了基础。 展开更多
关键词 仿生尾鳍 推进器 形状记忆合金丝
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双程SMA丝驱动的柔性弯曲关节设计与测试 被引量:2
12
作者 吕雨微 芦吉云 王宜耀 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2022年第9期1334-1339,共6页
本文设计了一种柔性弯曲关节,由铝合金圆环、超弹性形状记忆合金(SMA)以及双程形状记忆合金丝构成,其中超弹性SMA作为支撑杆,双程SMA丝作为驱动机构,通过电流驱动双程SMA收缩,实现了柔性关节自主弯曲,电流卸载后关节可恢复至初始状态。... 本文设计了一种柔性弯曲关节,由铝合金圆环、超弹性形状记忆合金(SMA)以及双程形状记忆合金丝构成,其中超弹性SMA作为支撑杆,双程SMA丝作为驱动机构,通过电流驱动双程SMA收缩,实现了柔性关节自主弯曲,电流卸载后关节可恢复至初始状态。搭建了双程SMA丝驱动收缩特性测试平台,当电流为2.1 A时,收缩率为4.02%,建立了ABAQUS模型仿真。建立了弯曲关节的3D运动学模型,获得了不同加载条件下,两段关节弯曲角度的理论值。通过对比理论模型和实验结果,表明:采用超弹性SMA可有效增加弯曲角度,两段关节最大弯曲角度分别为43.1°与22°。 展开更多
关键词 驱动关节 运动学模型 双程sma 超弹性sma 收缩率
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双向耗能钢板-形状记忆合金丝阻尼器性能有限元分析 被引量:1
13
作者 颜学渊 郭桐含 +1 位作者 毛会敏 曹晨 《建筑钢结构进展》 CSCD 北大核心 2023年第4期46-57,共12页
提出了一种双向耗能钢板-形状记忆合金(SSMA)丝阻尼器,用于解决传统钢板阻尼器塑性变形不可恢复的问题。该阻尼器是一种结合了耗能钢板和超弹性SMA丝的复合阻尼器,结合了两种耗能机制,具有双向耗能能力和可恢复性,其性能优于传统单一类... 提出了一种双向耗能钢板-形状记忆合金(SSMA)丝阻尼器,用于解决传统钢板阻尼器塑性变形不可恢复的问题。该阻尼器是一种结合了耗能钢板和超弹性SMA丝的复合阻尼器,结合了两种耗能机制,具有双向耗能能力和可恢复性,其性能优于传统单一类型的钢板阻尼器和SMA丝阻尼器。编写了Ni-Ti超弹性SMA丝的本构关系子程序并将该子程序与ABAQUS软件进行对接;利用ABAQUS有限元软件对未附加SMA丝的钢板阻尼器和SMA丝组分别进行模拟,SMA本构模型为双旗型本构模型;然后,对复合阻尼器SSMA进行模拟分析,深入研究SSMA的力学性能并给出其恢复力模型与设计建议。有限元分析结果表明,复合阻尼器SSMA具有饱满的滞回曲线、良好的耗能能力和良好的可恢复性。 展开更多
关键词 复合阻尼器 耗能钢板 超弹性sma 耗能机制 可恢复性 有限元分析 力学性能
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SMA-叠层橡胶复合隔震支座耗能能力的影响因素研究 被引量:2
14
作者 王锦力 牟善鑫 刘海卿 《地震研究》 CSCD 北大核心 2017年第1期70-74,共5页
为研究SMA丝-叠层橡胶支座和SMA绞线-叠层橡胶支座力学性能,基于Auricchio&Sacco本构模型分析形状记忆合金材料的超弹性特性,采用有限元方法分别建立这两种橡胶支座模型,在此基础上以位移幅值和竖向荷载作为主要影响因素,数值模拟... 为研究SMA丝-叠层橡胶支座和SMA绞线-叠层橡胶支座力学性能,基于Auricchio&Sacco本构模型分析形状记忆合金材料的超弹性特性,采用有限元方法分别建立这两种橡胶支座模型,在此基础上以位移幅值和竖向荷载作为主要影响因素,数值模拟分析得出两种橡胶支座的恢复力-位移滞回曲线,建立了位移和荷载变量对支座的等效水平刚度、等效阻尼比和单位循环耗能的关系,进而分析两种橡胶支座的性能差异,为该支座的工程设计和使用提供理论依据。 展开更多
关键词 sma丝-绞线叠层橡胶支座 Auricchio&Sacco本构 有限元模拟 滞回曲线
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压痕SMA丝复合材料界面本构与性能分析 被引量:1
15
作者 朱同舟 袁国青 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第1期40-46,共7页
基于混杂形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称“SMA”)驱动器的自适应可变形复合材料结构正常服役的前提是界面性能良好。研究表明在光圆SMA丝上引入细压痕可显著提升界面性能。进一步研究压痕SMA丝复合材料的本构是开展混杂压痕SMA... 基于混杂形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称“SMA”)驱动器的自适应可变形复合材料结构正常服役的前提是界面性能良好。研究表明在光圆SMA丝上引入细压痕可显著提升界面性能。进一步研究压痕SMA丝复合材料的本构是开展混杂压痕SMA丝复合材料结构设计、应用的基础。本文通过圆柱拉拔试验,基于搭建的粘结-滑移测试系统,采集到了载荷-滑移数据,结合理论分析,建立了界面的粘结-滑移本构模型,并通过分析得出了基于区域平均准则思想的界面临界失效剪应力强度值。 展开更多
关键词 压痕sma 复合材料 界面本构 粘结-滑移 剪应力强度
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形状记忆合金丝驱动的仿生双尾鳍推进器的仿真和实验研究 被引量:2
16
作者 李健 王荣臻 +2 位作者 吴季 高飞 王振龙 《微特电机》 北大核心 2016年第8期22-25,共4页
单尾鳍推进的仿生鱼会产生周期性的、较大幅度的侧向力,使得鱼体产生横向振荡和偏摆,不利于游动的稳定性。为了消除侧向力的影响,提出一种双尾鳍摆动推进的策略,通过双尾鳍的对称摆动来抵消摆动时产生的侧向力。研制了形状记忆合金丝驱... 单尾鳍推进的仿生鱼会产生周期性的、较大幅度的侧向力,使得鱼体产生横向振荡和偏摆,不利于游动的稳定性。为了消除侧向力的影响,提出一种双尾鳍摆动推进的策略,通过双尾鳍的对称摆动来抵消摆动时产生的侧向力。研制了形状记忆合金丝驱动的仿生双尾鳍推进器,并通过仿真和实验的方法对双尾鳍的推进性能进行分析。 展开更多
关键词 形状记忆合金丝 仿生双尾鳍推进器 仿真 实验研究
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SMA丝驱动的仿生水母伞体推进器设计 被引量:2
17
作者 李健 袁岳胜 +1 位作者 桑学夫 赵晓明 《微特电机》 北大核心 2015年第8期1-4,13,共5页
以水母为研究对象,模仿其喷水推进方式,设计了SMA丝驱动的仿生伞体喷水推进器。首先研究了水母的形态特征、运动方式及肌肉结构,建立了水母伞体的动作特征和推进力的数学模型。其次对水母伞体的肌肉结构进行了模块化设计,研制了SMA丝驱... 以水母为研究对象,模仿其喷水推进方式,设计了SMA丝驱动的仿生伞体喷水推进器。首先研究了水母的形态特征、运动方式及肌肉结构,建立了水母伞体的动作特征和推进力的数学模型。其次对水母伞体的肌肉结构进行了模块化设计,研制了SMA丝驱动的动作单元,并对其驱动特性进行了实验研究。最后设计了6个内嵌式动作单元驱动的仿生水母伞体推进器,利用流体动力学手段对其进行了仿真研究,并在设计硅胶模具的基础上完成了原理样机的制作。 展开更多
关键词 形状记忆合金丝 仿生水母 伞体推进器
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SMA绞线-叠层橡胶支座单自由度结构动力反应分析
18
作者 刘海卿 李东 《建筑结构》 CSCD 北大核心 2013年第S1期1242-1245,共4页
为改进现有普通叠层橡胶支座的隔震效果,利用形状记忆合金的超弹性,将SMA绞线加入叠层橡胶支座中,设计出SMA绞线-叠层橡胶复合支座。分析了SMA绞线-叠层橡胶复合支座的工作原理,建立了该支座单质点体系的运动方程及动力分析模型,并进行... 为改进现有普通叠层橡胶支座的隔震效果,利用形状记忆合金的超弹性,将SMA绞线加入叠层橡胶支座中,设计出SMA绞线-叠层橡胶复合支座。分析了SMA绞线-叠层橡胶复合支座的工作原理,建立了该支座单质点体系的运动方程及动力分析模型,并进行了应用SMA绞线-叠层橡胶复合支座的单自由度隔震体系在初位移荷载,正弦荷载和地震荷载激励下的动力反应时程分析。结果表明,SMA绞线-叠层橡胶复合支座是一种有效的隔震装置,它有效地减小结构的位移、速度以及加速度时程反应,使结构的地震响应明显降低。 展开更多
关键词 sma绞线-叠层橡胶复合支座 动力反应 力学模型
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