基于SMA驅動的負壓吸附機構控制

基于SMA驅動的負壓吸附機構控制基于SMA驅動的負壓吸附機構控制摘要：負壓吸附機構是一種非常有應用潛力的機構，可以通過負壓吸附實現對物體的抓取和釋放。本論文提出了基于形狀記憶合金（SMA）驅動的負壓吸附機構控制方法。首先介紹了負壓吸附機構的工作原理和特點，然后詳細介紹了SMA的特性和驅動方式，接著提出了一種基于SMA的負壓吸附機構控制方法。通過實驗驗證了該方法的有效性，表明SMA驅動可以實現對負壓吸附機構的精確控制。關鍵詞：負壓吸附機構；形狀記憶合金；SMA驅動；控制方法；實驗驗證1.引言負壓吸附機構是一種可以通過負壓吸附實現對物體的抓取和釋放的機構。與傳統(tǒng)的機械夾持機構相比，負壓吸附機構具有結構簡單、無需額外氣源等優(yōu)點，因此在工業(yè)生產和機器人領域具有廣泛的應用前景。然而，為了實現對負壓吸附機構的精確控制，需要一種高效且可靠的驅動方式。本論文提出了一種基于形狀記憶合金（SMA）的驅動方式，通過實驗驗證了該方式的有效性。2.負壓吸附機構的工作原理負壓吸附機構利用負壓力將物體抓取在機構表面上，從而實現對物體的抓取和釋放。當施加負壓力時，機構表面與物體表面之間會產生負壓區(qū)域，從而導致物體與機構表面之間的真空吸附。當需要釋放物體時，只需停止施加負壓力即可。負壓吸附機構的優(yōu)點是可以適應不同形狀和尺寸的物體，并且具有較強的抓取力和保持力。3.形狀記憶合金的特性形狀記憶合金是一種能夠在外界溫度或其他激勵下發(fā)生形狀變化的智能材料。SMA是最常用的形狀記憶合金之一，其具有以下特性：（1）形狀記憶效應：在一定的溫度范圍內，SMA可以記憶并保持其特定的形狀；（2）超彈性：SMA具有較高的彈性變形能力，可以在外力作用下發(fā)生較大的彈性變形；（3）馬氏體相變：SMA在溫度變化或應力狀態(tài)改變時會發(fā)生馬氏體相變，從而產生形狀變化。4.基于SMA的負壓吸附機構控制方法為了實現對負壓吸附機構的精確控制，本論文提出了一種基于SMA的驅動方式。具體步驟如下：（1）設計并制作SMA彎曲驅動器：根據負壓吸附機構的形狀和尺寸要求，設計并制作具有合適形狀的SMA彎曲驅動器；（2）確定驅動參數：通過對SMA材料的實驗和測試，確定SMA彎曲驅動器的工作溫度范圍、施加力和變形量等參數；（3）控制算法設計：根據負壓吸附機構的抓取和釋放過程，設計相應的控制算法，包括對SMA驅動器的溫度控制和施加力控制；（4）驅動器安裝與控制：將SMA彎曲驅動器安裝在負壓吸附機構上，并連接控制電路，實現對負壓吸附機構的驅動和控制。5.實驗驗證為了驗證基于SMA驅動的負壓吸附機構控制方法的有效性，進行了一系列實驗。實驗結果表明，通過對SMA驅動器的溫度和施加力的控制，可以實現對負壓吸附機構的精確控制，包括對物體的抓取和釋放。實驗還表明，SMA驅動方式具有響應速度快、控制精度高等優(yōu)點。6.結論本論文提出了一種基于形狀記憶合金（SMA）驅動的負壓吸附機構控制方法，并通過實驗驗證了該方法的有效性。實驗結果表明，SMA驅動方式可以實現對負壓吸附機構的精確控制，具有響應速度快、控制精度高等優(yōu)點。未來的研究可以進一步探索SMA驅動在負壓吸附機構中的應用，并改進控制算法，提高系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。參考文獻：[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