內(nèi)嵌式形狀記憶合金擬人機(jī)械手指驅(qū)動(dòng)控制研究.pdf

1、隨著社會(huì)自動(dòng)化程度的提高，越來(lái)越多的任務(wù)要求機(jī)器人能夠在有限空間內(nèi)進(jìn)行精密操作。而傳統(tǒng)機(jī)械手的驅(qū)動(dòng)單元與執(zhí)行單元各自獨(dú)立，體積較大，動(dòng)作缺乏柔性，難以勝任日益復(fù)雜的操作需求。本課題組使用形狀記憶合金(SMA)制成內(nèi)嵌式形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器(ESMAA)，克服了這些缺點(diǎn)，有望作為機(jī)械手指應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)。但SMA在運(yùn)行過(guò)程中依賴(lài)金屬的內(nèi)部相變，存在遲滯和其他非線(xiàn)性特征，難以建立精確模型，使精密控制困難。同時(shí)，用于ESMAA的位置和力傳感器需

2、考慮其柔性、體積、集成難度等各方面的因素，以避免對(duì)ESMAA運(yùn)行造成負(fù)面影響。面對(duì)這些挑戰(zhàn)，本文在國(guó)家自然基金的支持下，開(kāi)展了一系列研究工作，取得初步成果如下：
　　 ⑴通過(guò)比較，選擇了合適的應(yīng)變片作為曲率傳感器，并進(jìn)行規(guī)范的工藝集成。采用聚偏二氯乙烯(PVDF)壓電薄膜制作了觸滑覺(jué)傳感器。討論了集成傳感器對(duì)ESMAA運(yùn)行的影響。
　　 ⑵分析了ESMAA運(yùn)行的特點(diǎn)，構(gòu)建了基于PI與變結(jié)構(gòu)控制策略的ESMAA的控制模型。

3、分析了PVDF觸滑覺(jué)傳感器信號(hào)識(shí)別的方法，并對(duì)ESMAA機(jī)械手抓取物體的操作流程進(jìn)行了基本規(guī)劃。
　　 ⑶構(gòu)建了ESMAA的檢測(cè)與驅(qū)動(dòng)電路。該電路器件少，構(gòu)成簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠。編制了可進(jìn)行并行控制三臺(tái)ESMAA的DSP程序。
　　 ⑷對(duì)ESMAA開(kāi)展了位置閉環(huán)實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)試了不同控制策略以及不同控制參數(shù)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)表明，變結(jié)構(gòu)控制策略下ESMAA的響應(yīng)速度可達(dá)到PI控制的2倍左右，其中，飽和控制響應(yīng)快速，無(wú)明顯振