假肢手形状记忆合金与电机的复合驱动研究

发布时间：2017-11-15 00:18

  本文关键词：假肢手形状记忆合金与电机的复合驱动研究

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【摘要】：摘要：欠驱动耦合假肢手因其驱动器少、质量轻、控制简单、自适应性强等突出优点,近年来得到了广泛的运用。然而,驱动器数目的减少使欠驱动假肢手的抓握速度明显降低,而快速的抓握响应又是手指成功实现反射抓握的前提条件。因此,为提高欠驱动假肢手指的反射抓握速度,改善其反射抓握性能,本文提出了一种形状记忆合金与电机复合驱动欠驱动假肢手。 根据复合驱动系统设计原则-互补原则、兼容原则,提出并设计了形状记忆合金与电机复合驱动器。复合驱动器的设计包括三个方面：电机驱动器的设计、形状记忆合金驱动器的设计以及复合驱动的实现。 对形状记忆合金进行了详细的理论分析,建立了形状记忆合金数学模型。随后,对形状记忆合金的部分未知参数,如奥氏体弹性模量、奥氏体屈服极限等,进行了实验测量。最后对SMA-弹簧系统进行了仿真与实验对比,验证了合金模型的准确性。 建立了假肢手指抓握系统模型,包括手指模型和复合驱动器模型,对复合驱动器的可行性进行了仿真验证。由仿真结果可知,与电机独立驱动相比,在SMA与电机的复合驱动作用下,手指的力加载速度提高了3.6倍左右。此外,分析研究了物体刚度、合金丝长度以及合金丝驱动电压对复合驱动性能的影响。 最后搭建了复合驱动实验平台,进行了滑动反射复合驱动实验,并与电机驱动进行了实验对比。由实验结果可知,复合驱动下的假肢手力加载速度比电机驱动提高了3.2倍左右,滑动位移由电机驱动的10mm减小到了5.7mm。
【学位授予单位】：中南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM32;R318.17

【参考文献】

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1 王扬威;王振龙;李健;杭观荣;;形状记忆合金驱动仿生蝠鲼机器鱼的设计[J];机器人;2010年02期

2 刘伊威;金明河;樊绍巍;兰天;陈兆們;;五指仿人机器人灵巧手DLR/HIT Hand Ⅱ[J];机械工程学报;2009年11期

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本文编号：1187598