双向旋转对抗形状记忆合金执行器用于高频人工肌肉
Rawan Barakat1, Susanne-Marie Kirsch2, Felix Welsch3
1Smart Material Systems, Department of Systems Engineering, Saarland University, 66123, Saarbruecken, Germany. Rawan.barakat@uni-saarland.de.
Scientific reports
|March 18, 2025
概括
研究人员使用形状记忆合金 (SMA) 线开发了一种新的双向旋转对抗 (BIRAN) 执行器. 该系统实现了创纪录的200Hz的执行频率,显著提高了SMA执行器在动态应用中的性能.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人工程 机器人工程 机器人工程
- 机械工程 机械工程
背景情况:
- 形状记忆合金 (SMA) 为紧型执行器提供高能量密度.
- 由于热激活,当前的SMA执行器仅限于低频率 (1-10 Hz).
- 在动态应用中需要更快的SMA执行器.
研究的目的:
- 引入一种新的双向旋转对抗性 (BIRAN) SMA执行器系统.
- 为了实现SMA电线执行器的显著更高的执行频率,而不是以前报告的.
- 展示系统的性能和新应用的潜力.
主要方法:
- 设计了一种新的执行器系统架构 (BIRAN),使用捆绑的薄 SMA 线.
- 开发了专门的动力电子和控制策略.
- 进行系统的实验研究以评估系统性能.
- 制造了执行器系统及其组件.
主要成果:
- 实现了高达200Hz的记录启动频率.
- 用BIRAN SMA执行器证明了重复的旋转运动.
- 高频率归因于集成的机械设计,电子和控制.
- 展示了一种使用执行器的生物灵感机器人机翼关节.
结论:
- 比兰SMA执行器系统克服了传统SMA执行器的动态限制.
- 开发的系统为电动激活的SMA电线执行器创造了新的频率记录.
- 这项技术扩大了 SMA 执行器在高频动态系统中的应用可能性.


