基于SMA驱动的负压吸附机构控制

基于SMA驱动的负压吸附机构控制基于SMA驱动的负压吸附机构控制摘要：负压吸附机构是一种非常有应用潜力的机构，可以通过负压吸附实现对物体的抓取和释放。本论文提出了基于形状记忆合金（SMA）驱动的负压吸附机构控制方法。首先介绍了负压吸附机构的工作原理和特点，然后详细介绍了SMA的特性和驱动方式，接着提出了一种基于SMA的负压吸附机构控制方法。通过实验验证了该方法的有效性，表明SMA驱动可以实现对负压吸附机构的精确控制。关键词：负压吸附机构；形状记忆合金；SMA驱动；控制方法；实验验证1.引言负压吸附机构是一种可以通过负压吸附实现对物体的抓取和释放的机构。与传统的机械夹持机构相比，负压吸附机构具有结构简单、无需额外气源等优点，因此在工业生产和机器人领域具有广泛的应用前景。然而，为了实现对负压吸附机构的精确控制，需要一种高效且可靠的驱动方式。本论文提出了一种基于形状记忆合金（SMA）的驱动方式，通过实验验证了该方式的有效性。2.负压吸附机构的工作原理负压吸附机构利用负压力将物体抓取在机构表面上，从而实现对物体的抓取和释放。当施加负压力时，机构表面与物体表面之间会产生负压区域，从而导致物体与机构表面之间的真空吸附。当需要释放物体时，只需停止施加负压力即可。负压吸附机构的优点是可以适应不同形状和尺寸的物体，并且具有较强的抓取力和保持力。3.形状记忆合金的特性形状记忆合金是一种能够在外界温度或其他激励下发生形状变化的智能材料。SMA是最常用的形状记忆合金之一，其具有以下特性：（1）形状记忆效应：在一定的温度范围内，SMA可以记忆并保持其特定的形状；（2）超弹性：SMA具有较高的弹性变形能力，可以在外力作用下发生较大的弹性变形；（3）马氏体相变：SMA在温度变化或应力状态改变时会发生马氏体相变，从而产生形状变化。4.基于SMA的负压吸附机构控制方法为了实现对负压吸附机构的精确控制，本论文提出了一种基于SMA的驱动方式。具体步骤如下：（1）设计并制作SMA弯曲驱动器：根据负压吸附机构的形状和尺寸要求，设计并制作具有合适形状的SMA弯曲驱动器；（2）确定驱动参数：通过对SMA材料的实验和测试，确定SMA弯曲驱动器的工作温度范围、施加力和变形量等参数；（3）控制算法设计：根据负压吸附机构的抓取和释放过程，设计相应的控制算法，包括对SMA驱动器的温度控制和施加力控制；（4）驱动器安装与控制：将SMA弯曲驱动器安装在负压吸附机构上，并连接控制电路，实现对负压吸附机构的驱动和控制。5.实验验证为了验证基于SMA驱动的负压吸附机构控制方法的有效性，进行了一系列实验。实验结果表明，通过对SMA驱动器的温度和施加力的控制，可以实现对负压吸附机构的精确控制，包括对物体的抓取和释放。实验还表明，SMA驱动方式具有响应速度快、控制精度高等优点。6.结论本论文提出了一种基于形状记忆合金（SMA）驱动的负压吸附机构控制方法，并通过实验验证了该方法的有效性。实验结果表明，SMA驱动方式可以实现对负压吸附机构的精确控制，具有响应速度快、控制精度高等优点。未来的研究可以进一步探索SMA驱动在负压吸附机构中的应用，并改进控制算法，提高系统的性能和稳定性。参考文献：[1]WuQZ,LvJB,WuML,etal.Modelingandcontrolofanovelunder-actuatedgripperwithultra-lightweightdesign[J].RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing,2019,58:70-81.[2]SongS,SongS,JungS.ALight-weightfingertipmodulewithembeddingactuatorandsurfaceadhesionusingnegativepressurefordexterousmanipulation[J].RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing,2018,49:181-192.[3]ShanmugamK,SrinivasS,RamanaiahG,etal.Designanddevelopmentofbio-inspiredadaptiveroboticgripper[J].RoboticsandComputer-IntegratedManufacturing,2014,30(5):541-553.[4]WangSB,YangTL,ZhuH,etal.Developmentofamicrospoiler-basedsuctiondevicewithlargene