由形状记忆合金电线驱动的生物联合的设计和位置控制
Yida Zhu1, Zhikun Jia1, Xiaojie Niu2
1CAS Key Laboratory of Mechanical Behavior and Design of Materials, Department of Precision Machinery and Precision Instrumentation, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China.
Biomimetics (Basel, Switzerland)
|April 26, 2024
概括
本研究介绍了一种使用形状记忆合金 (SMA) 线和差分轮系统的新型生物联接. 该设计将SMA轴运动放大为显著的旋转运动,以提高机器人关节性能.
科学领域:
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 生物关节对于机器人运动至关重要.
- 形状记忆合金 (SMA) 提供类似肌肉的驱动,但具有有限的轴向冲击.
- 现有的SMA执行器在实现复杂机器人运动的足够运动范围方面面临挑战.
研究的目的:
- 提出和评估一种新的生物联接设计,可以克服SMA执行器有限的轴冲动.
- 为了将SMA线的轴移转转化为机器人关节的放大旋转运动.
- 为了证明对增强的仿生关节的有效位置控制.
主要方法:
- 设计了一种生物联接,集成SMA电线与差速滑轮套用于冲动放大.
- 开发了生物关节机制的数学模型.
- 实施并测试了一种比例积分 (PI) 控制器,用于精确的位置控制.
主要成果:
- 差速滑轮系统成功地将SMA线的轴冲动放大到旋转运动中.
- 生物式关节实现了显著的旋转角度范围,从-30°到30°.
- 该PI控制器表现出了良好的位置控制性能,为联合.
结论:
- 拟议的生物体关节设计有效地提高了SMA驱动机器人关节的运动范围.
- 集成的SMA电线和差距滑轮组为生物联动联动提供了一个创新的解决方案.
- 这种方法为开发更具能力和多功能机器人系统提供了一个有前途的方法.
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