导读:本文包含了柔性驱动器论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:形状记忆合金(SMA),柔性驱动器,偏置弹簧,驱动特性实验
柔性驱动器论文文献综述
孙太荣[1]（2019）在《丝式形状记忆合金柔性驱动器的理论分析和实验研究》一文中研究指出目前汽车上需要驱动的活动部件已经超过200多个,随着人们对汽车智能化的不断追求,这个数量还将继续增加,汽车越来越成为驱动结构的集合体。利用形状记忆合金(SMA)作为驱动元件的柔性驱动器能够克服传统驱动器结构笨重、冲击噪声大等缺点,在越来越重视成本、空间、舒适性的今天,SMA柔性驱动器的研究和应用具有很好的发展前景。利用SMA的形状记忆效应(SME),可以将SMA作为驱动元件用于驱动结构上。SMA的阻值较大,因此可以通过直接通电加热的方式实现驱动器的作动,具有驱动方便、控制简单等优点,具有多自由度、可任意调节形状的外部柔性支撑使得驱动结构能够以任意形状布置在汽车上的狭窄空间内,有利于实现结构的微型化和轻量化。本文对SMA丝的驱动特性进行了详细的理论分析和实验研究,在此基础上以SMA丝作为驱动元件,设计一种带有拉压弹簧的偏置式双程柔性驱动器,并对该驱动器进行理论和实验研究,论文的主要工作内容和结果有:(1)对SMA丝进行不同实验条件下的力学和热力学的静力拉伸实验,获得SMA丝的材料属性,为之后的理论分析和有限元仿真提供材料参数,并获得通电电流、弹簧刚度及柔性管弯曲曲率等因素对SMA丝驱动特性的影响。(2)对SMA丝在不同载荷下的驱动特性进行实验研究,获得了SMA丝在不同的恒定载荷和不同刚度的偏置弹簧作用下的驱动特性的影响规律,包括动作幅度、力度、驱动速度和驱动功等的影响规律。结果表明,恒定载荷下驱动器的回程时间需要17s左右,而在偏置弹簧的作用下驱动器的回程时间只需8s,因此选择了偏置弹簧作用下的双程柔性驱动器作为研究重点。(3)根据Brison和Turner模型,建立SMA丝与弹簧连接后的偏置式双程驱动器的模型,对该模型进行计算,获得弹簧作用下的驱动应变,并与实验结果对比,验证了模型的准确性。设计了一种柔性驱动器,对该驱动器的尺寸特征进行了理论计算以及对柔性支撑进行设计,建立SMA丝通电加热以及散热过程的热力学模型,将模型的计算结果与实验结果进行对比,验证了热力学模型的有效性。(4)利用3D打印机制作所设计的驱动器样机,对驱动器的驱动性能进行实验研究,测试了驱动器在不同电流、不同弹簧刚度以及不同柔性管弯曲曲率下的驱动特性。实验结果表明:所设计的驱动器具有柔性外部支撑,柔性管的弯曲曲率对驱动器的驱动特性影响微乎其微,因此所设计的柔性驱动器能够以任意形状适用在汽车上的微型空间。在1.5A电流强度下,实现0.43s的快速驱动,偏置弹簧不仅为加热驱动后的SMA丝提供偏置力,使驱动器实现多次循环双程驱动,更克服了SMA丝冷却速度慢,响应时间长的问题,验证了柔性驱动器的应用的可行性。(本文来源于《吉林大学》期刊2019-06-01）
李瑞[2]（2019）在《形状记忆合金柔性驱动器的特性分析与控制研究》一文中研究指出作为一类新型智能材料,形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)能通过材料温度的变化引起相变,产生形变和恢复张力,从而实现热能与机械能的转换。SMA的特殊驱动特性使得SMA驱动器具有高功率密度比、恢复力大等优良特性,在仿生机器人及航空航天等领域逐步得到应用。但也由于材料内部的特殊属性,SMA驱动器的输入输出之间存在着强饱和迟滞等非线性特性,造成驱动输出精度下降、振荡甚至不稳定,限制驱动性能的提升。本论文以SMA丝实现仿人关节单自由度的弯曲运动为目标,设计了对抗型SMA柔性驱动平台。考虑SMA丝内部的迟滞效应,采用前馈控制加反馈控制的复合控制方案,在前馈环节基于Duhem模型构建迟滞逆模型进行补偿,在反馈环节设计自适应动态面控制方法保证系统闭环稳定性,最终实现SMA柔性驱动部件输出的精确跟踪。本论文完成的主要工作如下:1)为了实现人工肌肉柔性驱动输出性能,本论文中设计了对抗型SMA驱动平台。该平台通过双组SMA丝的交替加热冷却来实现双向的互补驱动力,并通过扭转弹簧实现双向驱动力的快速恢复,具有行程大、恢复快、驱动定位精度高的优点,有效克服了传统SMA丝驱动结构设计中的响应速度慢,重复性差的问题。2)为降低SMA丝内部迟滞特性对驱动精度的影响,本文设计了基于Duhem逆模型的前馈控制方案。针对采用微分方程结构的Duhem模型,选取高斯概率密度函数来定义Duhem模型中的斜率函数,从而实现对SMA饱和迟滞效应的精确描述,并通过多输入信号实验测试验证了此前馈补偿控制策略的有效性。3)在增加迟滞前馈控制器的基础上,本论文采用前馈控制加反馈控制的控制方案,反馈环节采用自适应动态面控制(Dynamic surface control)方法。自适应动态面控制策略的应用能够克服前馈迟滞补偿环节所造成的补偿误差,基于Lyapunov稳定性设计方法保证闭环系统的稳定性,并同时考虑外部未知干扰的影响,有效提高SMA柔性驱动部件的输出性能。仿真和实验结果均验证了所提控制策略的有效性。本论文主要以SMA材料实现仿人肌肉柔性驱动输出为目标,在结构设计及控制策略上实现对柔性驱动性能的提升,研究结果对后续SMA柔性驱动部件在仿生机器人中实现复杂运动及操作要求提供技术支撑。(本文来源于《华南理工大学》期刊2019-04-18）
王文东,孙铜森,袁小庆,李金哲,明杏[3]（2019）在《面向人机交互的机器人变刚度柔性驱动器设计与分析》一文中研究指出针对传统的高刚性机器人已无法满足人机交互安全性和复杂环境自适应性的不足之处,利用磁流变液的磁流变效应,提出并设计了一种新型的用于机器人关节的变刚度柔性驱动器。详述了柔性关节驱动原理,设计了驱动器的结构并进行力学分析,同时利用磁场仿真软件Maxwell进行驱动器的磁场分析。最后对驱动器性能进行仿真分析和实验验证,对比分析结果表明该驱动器具有结构简单、易于控制、更宽的主动变刚度调节范围的特点,并且能够吸收振动或者冲击带来的能量,提高了机器人的关节输出能力。(本文来源于《西北工业大学学报》期刊2019年02期）
刘一得,刘彬鸿,曲绍兴[4]（2018）在《基于介电弹性体的双稳态柔性驱动器设计》一文中研究指出介电弹性体聚合物作为能量转换器被广泛的应用,包括柔性驱动器,仿生机器人,软体电子元件等。介电弹性聚合物受到薄膜的厚度方向的电压加载时,薄膜在平面方向内受到Maxwell应力,薄膜厚度减小同时面积增大。本文设计,分析和制造了一种新型驱动器用于驱动一个旋转机构。整个驱动器包含一个旋转关节,两个刚性骨架和一对介电弹性体驱动器。两个介电弹性体驱动器在机构中呈对抗结构从而互相拉伸。和以往的对抗性驱动器不同,我们使用了一个旋转的关节实现旋转的自由度以让机构更加灵活且扁平化。我们在驱动器的几何构型设计中引入负刚度来放大对介电弹性体驱动器的预拉伸力。上述的驱动器由于具有双稳态,所以作为一个二元驱动器在实际应用场合具有广阔的应用前景(本文来源于《2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）》期刊2018-11-23）
夏期荣,董二宝,杨杰[5]（2018）在《基于SMA柔性驱动器的机器鱼设计与试验》一文中研究指出设计了一款基于形状记忆合金丝(SMA)柔性驱动的机器鱼,详细阐述了柔性驱动器和机器鱼的结构设计和制作工艺,同时设计制作了驱动器和机器鱼的电控系统。柔性驱动器可实现双向弯曲运动,驱动器每一侧布置4路可独立控制的SMA丝,通过选择不同加热路数,可实现机器鱼四级摆动幅度的较精确控制。针对SMA存在的热积累问题,结合柔性驱动器自身的特点,提出了一种轮询加热控制策略,并试验比较了驱动器摆动幅度和摆动频率对机器鱼直线游动行为的影响。试验结果表明,柔性驱动器的摆动幅度越大,机器鱼游速越快;在无SMA热积累的影响下,驱动器的摆动频率越快,机器鱼游速也越快;轮询加热控制策略可有效提高机器鱼的极限摆动频率,获得的最大游速为102mm/s。(本文来源于《新技术新工艺》期刊2018年08期）
赵云伟,耿德旭,刘晓敏,刘洪波,郑永永[6]（2017）在《叁自由度气动柔性驱动器结构功能与形变特性研究》一文中研究指出设计了一种采用伸长型气动人工肌肉的叁自由度柔性驱动器,该驱动器的驱动装置与本体复合一体,主要由3根对称分布的人工肌肉并联组成。根据力和力矩分析,考虑了驱动器伸长量、弯曲方向和弯曲角度的综合影响,建立了驱动器伸长量、弯曲方向和弯曲角度的非线性理论模型。通过试验对理论模型进行了验证,获得了柔性驱动器在不同通气方式下的形变性能。结果表明:该柔性驱动器弯曲时近似圆弧状,具有较高灵活性,能够实现轴向伸长和空间内任意方向弯曲,可作为执行部件应用于农业机器人和果蔬采摘机械手等仿生机械上。(本文来源于《农业机械学报》期刊2017年09期）
黄磊,孙中圣,刘源峰[7]（2016）在《基于气动柔性驱动器的手腕运动康复装置》一文中研究指出针对传统的手腕康复训练器存在柔性不足,结构复杂,成本高昂等问题,基于一种可产生弯曲变形的气动柔性驱动器,设计出一种手腕运动康复装置。阐述了气动柔性驱动器和手腕康复装置的设计与制作方法,实验结果表明该手腕康复装置能有效地驱动手腕做运动康复训练,并具有很好的柔性。(本文来源于《机械制造与自动化》期刊2016年06期）
苏夏,董二宝,许旻,杨杰[8]（2016）在《基于流体管道冷却的SMA柔性驱动器设计与实验》一文中研究指出针对形状记忆合金(SMA)因冷却速度慢而导致的往复动作响应频率低的问题,提出了一种基于流体管道冷却的SMA柔性驱动器。通过冷却液在管道内循环流动,加快SMA柔性驱动器内部的热传递,从而达到快速冷却SMA丝的目的。以水为冷却介质,通过对比分析流体管道通水和不通水的两种情况下的冷却效果,得出实验结论。实验测试了对比实验组中SMA柔性驱动器在1Hz和2Hz下的瞬时温度随时间变化曲线以及相对应时刻的温度分布图,同时测试了SMA柔性驱动器的角度变化率随时间的变化情况。实验结果表明,在流体管道中冷却液的冷却下不仅大幅提高了SMA柔性驱动器的往复动作的响应频率,还提高了SMA柔性驱动器的输出稳定性。(本文来源于《机电一体化》期刊2016年09期）
苏夏[9]（2016）在《基于流体管道冷却的SMA柔性驱动器设计与实验》一文中研究指出科研工作者通过仿照柔性生物体结构特性及运动机理,研制出能适应复杂环境的仿生柔性机器人。与刚性机器人不同的是柔性机器人可以改变自身的形状和尺寸,可在勘查、救援、军事及医疗等领域发挥重大的作用。常见的运用在柔性机器人的驱动器有四种：形状记忆合金(SMA)驱动、电活性聚合驱动、气动-液压物理驱动方式和将化学转化为机械能的化学驱动。以上四种驱动器各有优缺点,其中本文研究的SMA丝驱动器具有结构简单,集传感、驱动和执行功能于一体等性能与人体肌肉非常相似。形状记忆合金的散热速度慢是导致的响应频率低的主要因素,这也极大的限制了其运用前景。本文以提高形状记忆合金丝驱动器频率为目标展开研究工作。首先调研了当前国内外柔性机器人以及常见的四种柔性驱动器的发展概况。以形状记忆合金驱动器为研究对象,分析了形状记忆合金驱动器的材料特性和驱动原理,浅析了提高形状记忆合金驱动器频率的重要性,列举了当前冷却形状记忆合金驱动器的常见解决方法。仿照生物的水管道循环系统,探讨了一种新型冷却方式,提出了一种基于微管道冷却的形状记忆合金丝驱动器。该驱动器具备了驱动和冷却功能,提高了形状记忆合金在空气中的冷却速度。文章的主要研究内容有：柔性机器人常见的研究模型,常见柔性驱动器的驱动机理,基于流体管道冷却的形状记忆合金驱动器的结构设计和工艺制作,测试了驱动器的热学性能和稳定性能,具体内容如下：(1)柔性机器人因其具有最贴近生物的柔韧性,而逐渐成为一种备受研究者关注的新的研究领域。当前常作为柔性机器人的驱动器有四种：电活性聚合物驱动、形状记忆合金驱动、液压或气动驱动器和化学驱动器,同时调研每种驱动器的研究现状和优缺点。(2)形状记忆合金驱动器为本文研究对象开展研究。将当前的冷却形状记忆合金驱动的方法归为两种：无动力制冷(包括改变形状记忆合金的直径,使用相变温度较高的形状记忆合金,改变加热占空比,改变加载方式等)和动力制冷(包括水冷、空冷、风冷和加入热传导材料等)。其中流动的水冷效果比较明显,且成本比较低。以水循环冷却为原理,设计出了新型的流体水循环网络冷却的形状记忆合金驱动器。(3)根据微机电加工技术、3D打印技术、浇注等工艺制作基于流体管道冷却的形状记忆合金驱动器,并且经过长时间的微加工工艺摸索,给出了成本较低的最优的工艺方法和条件。实验设计了多种不同的微管道结构,通过实验测试排除法,最后给出了符合当前实验条件的的微管道结构尺寸、形状以及工艺步骤。(4)开展了对冷却效果的实验验证研究,通过实验对比法进行了微管道冷却效果的验证。两组实验对比组即使微管道通入水循环和不通水循环的两种情况下,测量了探测点处温度变化、整体温度云图和角度变化率等变量,给出了通水前后的截止频率图,得出得出了微管道水循环冷却的可行性和高效性。这些实验都证明了微管道冷却方式可以提高形状记忆合金驱动器在空气中的频率和稳定性。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2016-05-20）
冯文婷[10]（2016）在《气动柔性驱动器的位置控制研究》一文中研究指出近年来随着机器人及工业自动化行业的发展,气动柔性驱动器的应用也日益广泛。本课题主要以气动柔性驱动器的位置控制为核心,先是从它的数学建模开始,对气动柔性驱动器完成了静态分析和动态分析,找到气动柔性驱动器长度变化与压力变化的关系,考虑实际中的橡胶管产生的弹力,建立了改进的数学模型。第二部分是对气动柔性驱动器的实验平台进行搭建,设计了控制气动柔性驱动器自动化系统,包括机械设计制造和装配,气动系统设计及选型,电路设计,单片机控制程序,上位机控制程序,并进行调试和运行。采用高速开关阀控制气动柔性驱动器内部气体压力变化,从而决定它的长度的变化,高速开关阀的控制由单片机实现。本课题基于Arduino实现PWM的可变占空比控制程序。基于C++在Qt平台完成了Arduino上位机软件程序编程,完成人机操作界面和实时数据采集,实时动态曲线及控制功能的实现。第叁部分是对气动柔性驱动器的控制方法进行研究,采用传统的PID以及BP神经网络控制方法。在控制方法中通常采用传统的PID控制,但是由于气动柔性驱动器的强非线性以及外界负载及控制目标发生改变时,其控制算法需要在传统的PID方法上进行改进,PID控制方式最关键的地方就是P.I.D叁个参数的整定,叁个参数的整定一般是通过经验来判断。针对传统PID的一些缺点,需要找到更为优良的控制方法,由于神经网络具有自适应性,自主学习能力,本课题采用BP神经网络PID控制方法来优化气动柔性驱动器的控制。(本文来源于《沈阳工业大学》期刊2016-03-01）
柔性驱动器论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
作为一类新型智能材料,形状记忆合金(Shape Memory Alloys,SMA)能通过材料温度的变化引起相变,产生形变和恢复张力,从而实现热能与机械能的转换。SMA的特殊驱动特性使得SMA驱动器具有高功率密度比、恢复力大等优良特性,在仿生机器人及航空航天等领域逐步得到应用。但也由于材料内部的特殊属性,SMA驱动器的输入输出之间存在着强饱和迟滞等非线性特性,造成驱动输出精度下降、振荡甚至不稳定,限制驱动性能的提升。本论文以SMA丝实现仿人关节单自由度的弯曲运动为目标,设计了对抗型SMA柔性驱动平台。考虑SMA丝内部的迟滞效应,采用前馈控制加反馈控制的复合控制方案,在前馈环节基于Duhem模型构建迟滞逆模型进行补偿,在反馈环节设计自适应动态面控制方法保证系统闭环稳定性,最终实现SMA柔性驱动部件输出的精确跟踪。本论文完成的主要工作如下:1)为了实现人工肌肉柔性驱动输出性能,本论文中设计了对抗型SMA驱动平台。该平台通过双组SMA丝的交替加热冷却来实现双向的互补驱动力,并通过扭转弹簧实现双向驱动力的快速恢复,具有行程大、恢复快、驱动定位精度高的优点,有效克服了传统SMA丝驱动结构设计中的响应速度慢,重复性差的问题。2)为降低SMA丝内部迟滞特性对驱动精度的影响,本文设计了基于Duhem逆模型的前馈控制方案。针对采用微分方程结构的Duhem模型,选取高斯概率密度函数来定义Duhem模型中的斜率函数,从而实现对SMA饱和迟滞效应的精确描述,并通过多输入信号实验测试验证了此前馈补偿控制策略的有效性。3)在增加迟滞前馈控制器的基础上,本论文采用前馈控制加反馈控制的控制方案,反馈环节采用自适应动态面控制(Dynamic surface control)方法。自适应动态面控制策略的应用能够克服前馈迟滞补偿环节所造成的补偿误差,基于Lyapunov稳定性设计方法保证闭环系统的稳定性,并同时考虑外部未知干扰的影响,有效提高SMA柔性驱动部件的输出性能。仿真和实验结果均验证了所提控制策略的有效性。本论文主要以SMA材料实现仿人肌肉柔性驱动输出为目标,在结构设计及控制策略上实现对柔性驱动性能的提升,研究结果对后续SMA柔性驱动部件在仿生机器人中实现复杂运动及操作要求提供技术支撑。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
柔性驱动器论文参考文献
[1].孙太荣.丝式形状记忆合金柔性驱动器的理论分析和实验研究[D].吉林大学.2019
[2].李瑞.形状记忆合金柔性驱动器的特性分析与控制研究[D].华南理工大学.2019
[3].王文东,孙铜森,袁小庆,李金哲,明杏.面向人机交互的机器人变刚度柔性驱动器设计与分析[J].西北工业大学学报.2019
[4].刘一得,刘彬鸿,曲绍兴.基于介电弹性体的双稳态柔性驱动器设计[C].2018年全国固体力学学术会议摘要集（上）.2018
[5].夏期荣,董二宝,杨杰.基于SMA柔性驱动器的机器鱼设计与试验[J].新技术新工艺.2018
[6].赵云伟,耿德旭,刘晓敏,刘洪波,郑永永.叁自由度气动柔性驱动器结构功能与形变特性研究[J].农业机械学报.2017
[7].黄磊,孙中圣,刘源峰.基于气动柔性驱动器的手腕运动康复装置[J].机械制造与自动化.2016
[8].苏夏,董二宝,许旻,杨杰.基于流体管道冷却的SMA柔性驱动器设计与实验[J].机电一体化.2016
[9].苏夏.基于流体管道冷却的SMA柔性驱动器设计与实验[D].中国科学技术大学.2016
[10].冯文婷.气动柔性驱动器的位置控制研究[D].沈阳工业大学.2016
标签：形状记忆合金(SMA); 柔性驱动器; 偏置弹簧; 驱动特性实验;