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内嵌式SMA电机驱动控制系统研究

更新时间：2020-04-09 06:09:16 大小：2M 上传用户：六3无线电查看TA发布的资源 标签：sma 电机控制系统 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

微小型化及轻型化是机器人的一个发展方向，也是一个研究难点。新型驱动器的研制和开发是机器人微小型化的关键。形状记忆合金(ShapeMemoryAlloy，SMA)作为新型功能材料家族中的重要成员，已在工程机械和机器人领域得到了广泛应用。由SMA构成的结构简单、控制灵活、功率密度大的柔性SMA电机(SMAActuator，SMAA)，具有能缓和负荷突变，避免与接触物产生有害碰撞的特点，因此在装配机器人、家用机器人、空间机器人及步行机器人中都有潜在的用途。综观由SMAA构成的各类机械手发现：几乎所有随动机构中的致动元件和偏动元件都是分离的，驱动单元和执行单元也彼此独立，机构复杂，不能实现仿生柔性动作。为此，本文在湖北省自然科学基金和2004年台达电力电子科教发展基金共同资助下，研制了一种新型内嵌式SMAA(EmbeddedSMAA，ESMAA)，目标是从根本上简化电机结构，实现机械手的柔顺运动及精确位姿控制。本文主要研究内容为ESMAA单元样机研制、组合式ESMAA柔性机械手研制、曲率传感器设计、应变检测电路及相关控制软件设计，所取得的初步研究成果如下：1.研制了新结构ESMAA单元样机及组合式ESMAA柔性机械手。ESMAA单元样机将两指节(Φ12mm×45mm)及连接部分(Φ12mm×3mm)在结构上进行了整合。利用三台ESMAA单元样机，通过有机排列(对称分布于等边三角形顶点)设计出三指组合式ESMAA柔性机械手。2.设计了ESMAA单元样机曲率传感器。包括电阻应变片选型，应变片不同粘贴方式的比较性实验研究，以及应变片电桥电路输出电压与电机弯曲曲率关系的理论与试验研究。3.研制了基于80C196KC单片机的ESMAA机械手柔性伺服系统。主要包括搭建多路应变信号采集电路及多路PWM驱动控制电路。4.实现了ESMAA的位姿检测和反馈控制，完成了基于应变反馈的P+、分段多模式PI+控制理论探讨和实验研究。完成了三指柔性机械手抓取演示系统实验。手爪自重60g，能抓取质量240g、半径20mm的铜柱。抓取过程中，手爪动作柔顺，系统响应迅速。