新型形状记忆合金驱动器与三指灵巧手设计

摘要

针对现有形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)温度反馈控制难以实现及SMA应变量小导致实际应用中存在驱动位移小的问题,提出了一种基于电阻反馈控制的新型SMA驱动器,并采用这种驱动器研发了一种绳索传动的三指灵巧手。新型SMA驱动器由滑轮、空心螺柱、SMA丝和弹簧拉伸装置等组成,通过采用滑轮绕线的方式增长SMA丝的使用长度以提高驱动位移输出量;利用SMA自身的电阻特性得到SMA电阻变化与相变的关系,设计了基于电阻反馈的开关控制系统;采用模块化思想设计了三指灵巧手,3根手指共有8个自由度,并通过实验验证三指灵巧手对物品的抓取能力。结果表明:新型SMA驱动器不需要通过测温来判断SMA丝相变进程,省去了外部温度传感器;SMA驱动器输出的驱动量可达驱动器总长的8%以上;通过监测SMA丝的电阻变化可实现驱动器通电加热的控制,防止SMA丝过热烧毁。研究结果为提高SMA驱动器驱动位移和降低SMA驱动器控制难度提供了一种思路。