基于SMA的蠕動機器人的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、蠕動機器人是仿生機器人的一種,在工業(yè)生產(chǎn)、消防部門和日常生活中具有廣泛的應用?;赟MA的蠕動機器人由于具有體積小、模塊化、耐嚴寒、易密封等特點,能在很狹窄的場合或管道中檢查工況、排除故障;又由于其隱蔽性強,在反恐和軍事領域也具有良好的應用前景。因此開展該方面的研究具有重要的實際應用價值及社會意義。本文首先對蠕動機器人進行總體設計和步態(tài)規(guī)劃。在對低等生物運動機理深入研究的基礎上,選擇模擬生物尺蠖的運動方式進行蠕動機器人總體設計和運動步態(tài)

2、規(guī)劃。根據(jù)設計,蠕動機器人的主體結(jié)構(gòu)包括支撐板和偏壓式記憶合金雙程驅(qū)動器兩部分。偏壓式記憶合金雙程驅(qū)動器由四根SMA彈簧和一根偏置彈簧組合而成,設計時先確定SMA彈簧,再根據(jù)SMA彈簧的特性曲線對偏置彈簧進行匹配性設計,工作時可以控制記憶合金驅(qū)動器收縮或者伸長。其次,設計了蠕動機器人的控制系統(tǒng)??刂葡到y(tǒng)由軟件和硬件電路組成,采用脈寬調(diào)制控制SMA彈簧電流大小的電加熱方式和自然冷卻方式相結(jié)合的控制策略??刂葡到y(tǒng)采用單片機系統(tǒng),由軟件產(chǎn)生具

3、有一定占空比的周期性脈沖信號,輸出到場效應管控制SMA彈簧的通電與否。再次,利用ADAMS建立了蠕動機器人模型,對其進行運動步態(tài)仿真以驗證蠕動機器人的步態(tài)可行性,進而通過參數(shù)化分析工具以蠕動步距最大化為目標函數(shù)對其運動步態(tài)進行了分析。最后,加工出單關(guān)節(jié)蠕動機器人,并對其進行占空比測試實驗和蠕動實驗。通過占空比測試實驗,得到單關(guān)節(jié)蠕動機器人所用四根SMA彈簧的收縮時間與占空比關(guān)系。通過對單關(guān)節(jié)蠕動機器人一個運動周期的蠕動實驗,機器人可以完

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