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基于熱力學(xué)性能的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器多目標(biāo)優(yōu)化
最近更新時(shí)間：2015-10-23
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基于熱力學(xué)性能的形狀記憶合金驅(qū)動(dòng)器多目標(biāo)優(yōu)化
作為一種典型的擺動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)形式，方向舵、仿生色鰭或撲翼在微小型仿生水下機(jī)器人中具有廣泛的應(yīng)用.由于受到設(shè)計(jì)空間、驅(qū)動(dòng)能耗、傳動(dòng)效率以及噪聲等條件的約束.微小刑仿生水下機(jī)器人對(duì)其擺動(dòng)式推進(jìn)裝置的驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了較為嚴(yán)格的要求。形狀記憶合金(shape memory alloy.SMA)是一種具有形狀記憶效應(yīng)的功能材料,SMA驅(qū)動(dòng)器集傳感、驅(qū)動(dòng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)于一體，具有結(jié)構(gòu)簡單、控制方便等優(yōu)點(diǎn)。己經(jīng)在機(jī)械、電子、化I_、寧航、能源、醫(yī)療和機(jī)器人等領(lǐng)域得到具體的應(yīng)用[2]。由SMA構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)器具有功率與質(zhì)zui比高、結(jié)構(gòu)緊湊、無噪聲、控制靈活等優(yōu)點(diǎn).在微小刑仿生水下機(jī)器人中具有重要的研究和應(yīng)用價(jià)值.對(duì)實(shí)現(xiàn)水下機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的性和隱身性具有重要的意義。
SMA差動(dòng)驅(qū)動(dòng)的擺動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)理
圖1所示為某小型水下機(jī)器人方向舵裝置，本文以其為研究對(duì)象。展開對(duì)SMA差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器擺動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)機(jī)理研究.SMA 驅(qū)動(dòng)器是一種利用SMA在形狀記憶效應(yīng)中輸出的位移和力來對(duì)外界做功的機(jī)構(gòu)。SMA驅(qū)動(dòng)器一般由SMA驅(qū)動(dòng)元件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分織成。作為驅(qū)動(dòng)元件，螺旋彈簧狀的SMA對(duì)獲得較人的動(dòng)作行程具有重要意義。根據(jù)SMA彈簧驅(qū)動(dòng)器的配置形式。常見的驅(qū)動(dòng)形式可分為偏動(dòng)式和差動(dòng)式兩類。差動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方式如圖2所示，通過左右兩個(gè)SMA彈簧分別控制實(shí)現(xiàn)負(fù)載的左右移動(dòng)，共-!R動(dòng)原理為:加熱左側(cè)的SMA彈簧.則產(chǎn)生向右的位移;冷卻后在右側(cè)SMA彈簧的作用下回復(fù)至平衡位置:加熱右側(cè)的SMA彈簧.則產(chǎn)生向左的位移.同樣冷卻后回復(fù)至平衡位置。可見.差動(dòng)式驅(qū)動(dòng)方式可產(chǎn)生相對(duì)于平衡位置的兩個(gè)方向的位移量，適用于具有三項(xiàng)位置要求的往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu).滿足其作為水下機(jī)器人方向舵的使用要求。
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