內嵌式形狀記憶合金擬人機械手指驅動控制研究.pdf

1、隨著社會自動化程度的提高，越來越多的任務要求機器人能夠在有限空間內進行精密操作。而傳統機械手的驅動單元與執(zhí)行單元各自獨立，體積較大，動作缺乏柔性，難以勝任日益復雜的操作需求。本課題組使用形狀記憶合金(SMA)制成內嵌式形狀記憶合金驅動器(ESMAA)，克服了這些缺點，有望作為機械手指應用于機器人系統。但SMA在運行過程中依賴金屬的內部相變，存在遲滯和其他非線性特征，難以建立精確模型，使精密控制困難。同時，用于ESMAA的位置和力傳感器需

2、考慮其柔性、體積、集成難度等各方面的因素，以避免對ESMAA運行造成負面影響。面對這些挑戰(zhàn)，本文在國家自然基金的支持下，開展了一系列研究工作，取得初步成果如下：
　　 ⑴通過比較，選擇了合適的應變片作為曲率傳感器，并進行規(guī)范的工藝集成。采用聚偏二氯乙烯(PVDF)壓電薄膜制作了觸滑覺傳感器。討論了集成傳感器對ESMAA運行的影響。
　　 ⑵分析了ESMAA運行的特點，構建了基于PI與變結構控制策略的ESMAA的控制模型。

3、分析了PVDF觸滑覺傳感器信號識別的方法，并對ESMAA機械手抓取物體的操作流程進行了基本規(guī)劃。
　　 ⑶構建了ESMAA的檢測與驅動電路。該電路器件少，構成簡單，運行可靠。編制了可進行并行控制三臺ESMAA的DSP程序。
　　 ⑷對ESMAA開展了位置閉環(huán)實驗研究，測試了不同控制策略以及不同控制參數對實驗結果的影響。實驗表明，變結構控制策略下ESMAA的響應速度可達到PI控制的2倍左右，其中，飽和控制響應快速，無明顯振