機器人中的形狀記憶材料

機器人中的形狀記憶材料一前言形狀記憶合金(S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,其主要特征是具有形狀記憶效應,能感知溫度或位移的變化,可將熱能轉(zhuǎn)換為機械功如果控制加熱或冷卻,可獲得重復性很好的驅(qū)動及執(zhí)行機構(gòu)于一體,狀機具優(yōu)單成方。二定義及原理（1）定義：形狀記憶合金是經(jīng)過適當?shù)募庸崽幚硎蛊溆洃浰蟮男螤詈?即使再變形般是由兩種以上金屬元素組成的合金，稱為形狀記憶合金（S。（原理大部分合金和陶瓷記憶材料是通過馬氏體相變而呈現(xiàn)形狀記憶效應的馬氏體相變可體逆相變產(chǎn)生的低溫相在加熱時向奧氏體進行可逆轉(zhuǎn)變的結(jié)果超礎。三形狀記憶合金的分類（單程記憶效應形，加狀程。（）雙程記憶效應雙憶。（）全程記憶效應

，溫，憶。四形狀記憶合金的應用記憶合金應用十分廣泛近年,隨著形狀記憶合金的逐漸進入工業(yè)化生產(chǎn)應用階段,用制傳作分引人注目日本在這方面的工作獲得了很大成功,在國際上處于領(lǐng)先水平早在年在日本科學城筑波舉行的博覽會上,日本展出的機器人中就有臺使用了形狀記憶合金日本在海底機器、微型器人中采的器件取得了進展。狀記憶金主要途：（利用單程形狀記憶效應的單向形狀恢復代表性的應用例是冷暖兼用的空調(diào)機傳感器（外因性雙向記憶恢復利用單程形狀記憶效應并借助外力隨溫度升降做反復動作如元器線。（內(nèi)因性雙向記憶恢復。利用雙程記憶效應隨溫度升降做反復動作件。感和全是控制的機械人上。21外影驗。形狀記憶合金電機在機器人中的應用形狀記記合金電機(SMAA)全新意義上的新型電機它利用S料獨特的形狀記記效應,輔以一定的偏動裝置彈簧或彈性體通過特定的控制手段,構(gòu)成雙程可逆致動元件,實現(xiàn)機電能量的轉(zhuǎn)換。SM有高功率重量比和微型化,傳、、、動于一身,結(jié)構(gòu)簡單易于控制、動作連續(xù)柔和,可制成擬人機械手,對環(huán)境適應能力強、不以因從械人驅(qū)疏。1.本結(jié)構(gòu)類型在SM,S料,多為絲材片材和管材。可根據(jù)需要做成不同的形狀與規(guī)格常、螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧型、扭轉(zhuǎn)金屬絲型和扭轉(zhuǎn)金屬管型等。多數(shù)SMAA了SMA單程SE即溫度升高時產(chǎn)生形狀回復,溫度降低時無形狀變化若要電機產(chǎn)生雙程往復運動,需要借助偏差重預。2.S機器人在機器人應用領(lǐng)域,S特品質(zhì)可以克服傳統(tǒng)關(guān)節(jié)驅(qū)動電機的缺點,非常適合在高作反應裝置及原子反應堆中的應用也大有前途.形狀記憶合金傳感器件及其在機器人中的應用根據(jù)合金電阻隨溫度的變化可以檢測或感知環(huán)境溫度的變化,同時根據(jù)所對應的形狀上的變化,可執(zhí)行或完成驅(qū)動動作只要選擇好合適的材料設定好臨界動作溫度,便可完成設計的傳感及驅(qū)動功能作為驅(qū)動器,可通過改變環(huán)境溫度使其動作,也可直接通上直流脈沖電流實。作為電驅(qū)動器,可替代電磁螺線管、伺服馬達、液壓或氣動裝置S動器設計簡單、構(gòu)湊無音成低。S動器往往設計成偏動式和差動式驅(qū)動器,這類元件尤用轉(zhuǎn)器節(jié)。在使用常規(guī)驅(qū)動方式如馬達液壓和使用S動元件的邏輯控制系統(tǒng)比較在順序控制系統(tǒng)中S簧能夠?qū)X輪的功能和驅(qū)動馬達與控制系統(tǒng)的傳遞結(jié)合起來在反饋控制系統(tǒng),SM相變時產(chǎn)生的電阻變化可用來提供位置或位移反饋信息,因此可用作驅(qū)動器和位置檢測器，從而起到傳統(tǒng)機構(gòu)中傳感、驅(qū)動和傳遞三系統(tǒng)功能的作用這種設計上的簡化及SMA型能。從控制角度看,直接通電加熱是形狀記憶驅(qū)動元件的最好方法，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件的反應速度主要由冷卻速度控制通過增加電流強度很容易地在加熱過程中獲得快速動作,但是冷卻只受表面熱傳導的影響,，最常用的方法是增加表面積對體積的比率如采用S膜絲帶等或附上吸熱材料為具合金線圈的伸縮,而肘和肩是靠直線狀絲的伸縮,元過直接接通由脈沖寬度控制的電流來調(diào)節(jié)，其位置和動作速度由于絲很細,因而動作很快。用溫冷水控制動作的機械手它主要由微型計算機指令水閥門通過穿經(jīng)冷溫水的SA用塑膠包裹的熱量感受來實現(xiàn)手指動作其最大特點是可做圓滑柔軟的動作,而且動作速度快,。用于海床檢測并能獨立行走的S器人具有條腿,是模仿螃蟹而設計的機器人的“肌肉由S件構(gòu)成,通過電流來加熱并通過周圍的海水使之冷卻,通過控制脈沖電流就能使機器人在海底平滑移動自19以來,日本已發(fā)展了三代機器“。第一用SMA簧線圈,第二代和第三代通過微機遙控使之動作,其中第三代裝備了微型電視攝像系統(tǒng),能夠在水中移動搜索，通過計算機控制電流脈沖以產(chǎn)生行走動作。所有的SMA玻裹量。其他的S些應用實例有微型機器“昆蟲以及可做復雜性動作的機器人內(nèi)窺鏡。用S膜材料作為微電子機械系統(tǒng)中的微型傳感器和驅(qū)動器也引起了注意S膜材料的優(yōu)點是因為材料薄,所以冷卻快,反應速度也就更快。形狀記憶合金在機器人夾持器中的應用隨著計算機控制技術(shù)的運用,現(xiàn)代機器人的性能已大大提高,并使機器人具有智能特點其應用領(lǐng)域不斷擴大。但對于在較小環(huán)境空間工作的機器人,如進人人體內(nèi)部或在較特殊的環(huán)境下如深海放射性環(huán)境超靜與超凈環(huán)境等工作的機器人,智能特點還應向微型化、輕型化、高精度、抗惡劣環(huán)境能力強等方向發(fā)展。形狀記憶合金作為功能材料利用其集傳感