基于SMA柔性驱动器的机器鱼设计与试验

摘要

设计了一款基于形状记忆合金丝(SMA)柔性驱动的机器鱼,详细阐述了柔性驱动器和机器鱼的结构设计和制作工艺,同时设计制作了驱动器和机器鱼的电控系统.柔性驱动器可实现双向弯曲运动,驱动器每一侧布置4路可独立控制的SMA丝,通过选择不同加热路数,可实现机器鱼四级摆动幅度的较精确控制.针对SMA存在的热积累问题,结合柔性驱动器自身的特点,提出了一种轮询加热控制策略,并试验比较了驱动器摆动幅度和摆动频率对机器鱼直线游动行为的影响.试验结果表明,柔性驱动器的摆动幅度越大,机器鱼游速越快;在无SMA热积累的影响下,驱动器的摆动频率越快,机器鱼游速也越快;轮询加热控制策略可有效提高机器鱼的极限摆动频率,获得的最大游速为102 mm/s.