Bio-inspired Actuating System for Swimming Using Shape Memory Alloy Composites

摘要

论文探讨一个尾的肉茎致动器的图案，它能为一条机器的鱼游泳供应戳。尾的肉茎致动器基于铁磁性的形状记忆合金(FSMA ) 的概念能提供快回答和强壮的戳的合成、混合的机制。尾的肉茎致动器被利用 thunniform 模式游泳的蜈蚣的 Scombrus 启发，它是在戳被基于电梯的方法产生的地方，在水的环境发展的最有效的运动模式，允许高航行的速度为时间的一个长时期被坚持说。一种平均尺寸的形态学蜈蚣的 Scombrus (在 310 公里的长度) 被调查，并且 1:1 规模尾的肉茎致动器原型被建模并且制作。以稳定的速度的鱼的推进的波浪特征作为起始的设计目的被采用。一些关键设计参数被调查，即方面比率( AR )( AR = 3.49 )，雷纳兹数字( Re = 429 649 )，减少的频率(蟽 = 1.03 )， Strouhal 数字(圣= 0.306 )并且弄弯的尾巴的最大的紧张在蔚 =被估计1.11%它在 superelasticity 的范围。致动器的试验性的测试在一辆水坦克被执行。由使用 7 V 和 2.5 A，致动器能到达 tip-to-tip 在 4 Hz 的 85 掳的旋转角度。关键词铁磁性的形状记忆合金(FSMA )- superelasticity - 机器的鱼 - 混合机制 - 致动器 - thunniform 模式游泳 - 雷纳兹数字 - Strouhal 数字道道正在追求他的 M.Eng。在从在布里斯托尔大学的 Mechanical Engineering 的部门的 mechanical engineering 的度，英国。他在华盛顿大学(U.W ) 作为一个国际交换学者在国外度过了一年，为 2005/2006 的美国西雅图。当他在 U.W 正在学习，他在聪明的材料和系统的中心作为一个研究助手一直在工作， Mechanical Engineering 的部门，他的研究兴趣包括的 U.W 启发简历的当模特儿的、有限元素分析( FEA )，铁磁性的形状存储器合金( FSMA )，并且微机电的系统( MEMS )。梁元昌在 2002 从华盛顿大学在 mechanical engineering 从 Lehigh 大学，在 1998 的伯利恒和博士学位在 mechanical engineering 收到了他的 M.Sc 学位。他当前在华盛顿大学在聪明的材料和系统的中心作为一个研究伙伴正在工作，西雅图。他一直在学习象形状记忆合金(SMA ) 和铁磁性的 SMA 那样的聪明的材料。他的当前的研究兴趣包括启发简历的使活动包括聪明的材料和他们的应用。Minoru Taya 在 1973 和 1977 从西北的大学两个都在理论应用力学在土木工程和博士学位收到了他的 M.Sc 学位分别地。他从 1978 鈥 ? 作为一个助手和副教授在特拉华的大学教了 985。自从 1986，他在华盛顿大学是材料科学和工程的 Mechanical Engineering，和附属物教授的一个教授。他让了在牛津大学访问约会，英国， Ris 吗？国家实验室，丹麦，东京的大学，和空间和航空的科学的研究所，日本。在 1989 鈥 ? 期间 991 他是材料系统的一个教授，材料处理的部门， Tohoku 大学，日本，在他在处理 composites 上监督了很多个研究工程的地方。他当前作为主任为聪明的材料和系统(计算机集成制造系统) 正在运用一个中心，在他涉及监督与聪明的材料和系统有关的很多个工程的地方。他的研究兴趣包括二个主要区域：1 ) 电子包装和 composites，并且 2 ) 聪明的材料。在前者，他正在研究设计，处理，描绘有高热的传导性材料上的强调的一套新电子 composites ，当在后者区域的材料是压电的 composites 时，对在这的更大的紧张小的展览订在下面的形状存储器合金和聚合物胶化使用了热、电磁的地。聪明的材料是为高效致动器的关键材料，从 MEMS 到人工的肌肉。