记忆合金机械手.docx

记忆合金机械手形状记忆合金（Shape Memory Alloys, SMA），简称记形合金，是一种在加热升温后能完全消除其在较低的温度下发生的变形，恢复其变形前原始形状的合金材料。除上述形状记忆效应外，这种合金的另一个独特性质是在高温（奥氏体状态）下发生的“伪弹性”（又称“超弹性”，英文 pseudoelasticity）行为，表现为这种合金能承载比一般金属大几倍甚至几十倍的可恢复应变。形状记忆合金的这些独特性质源于其内部发生的一种独特的固态相变——热弹性马氏体相变。功能机理形状记忆合金(Shape Memory Alloys，简称SMA)是一种能够记忆原有形状的智能材料。当合金在低于相变态温度下，受到一有限度的塑性变形后，可由加热的方式使其恢复到变形前的原始形状，这种特殊的现象称为形状记忆效应（Shape Memory Effect，简称SME）。而当合金在高于相变态温度下，施以一应力使其受到有限度的塑性变形（非线性弹性变形）后，可利用直接释放应力的方式使其恢复到变形前的原始形状，此种特殊的现象又称为拟弹性（Pseudo Elasticity，简称PE）或超弹性（Super Elasticity）。这两种形状记忆合金所拥有的独特性质在普通金属或合金材料上是无法发现的。分类形状记忆合金的记忆效应可以分为下列三种：单程记忆效应（1-way）：形状记忆合金在较低的温度下变形，加热后可恢复变形前的形状，这种只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。双程记忆效应（2-way）：某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。全程记忆效应：加热时恢复高温相形状，冷却时变为形状相同而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。实例记忆合金柔性机械手研究摘要:介绍了一种新型SMA 驱动器, 从理论和实验上研究了驱动器的弯曲变形原理。通过开环实验, 得到了SMA驱动器的控制模型, 并对驱动器P+ 控制进行了实验研究。最后, 利用多驱动器的组合制作了一柔性机械手演示装置, 实验证明, 该手爪能完成快速柔顺的抓取动作。1 机械和结构SMA 丝经过冷热退火和形状记忆处理, 加热到相变温度后产生弯曲形变。硅胶棒在低于SMA 相变温度时固化,SMA 丝重合于棒的中轴线嵌入。对SMA 通电加热, 使其温度上升到相变温度之上, 产生形状回复, 使弹性棒弯曲; 停止加热, SMA 丝重新被拉伸, 硅胶棒回复到直线状。这样,构成了双程可逆致动单元$ $ ESMAA。在仿生学研究的启发下[ 6] , 将ESMAA 直接用作机械手的手指指节, 如图2 所示。手指由两个直径为8 mm 的ESMAA和一个长10 mm 的弹性连接部分组成。ESMAA 内嵌的SMA 丝直径为0. 5 mm, 每根SMA 丝的两端有连接导线,所有部分及连接导线覆盖于10 mm 的聚合物软管内。手指纵剖面图以手指设计为基础, 制作了一个三指机械手样机, 如图9所示。电流对SMA 丝的加热形成机械手柔性三维运动。停止加热, 随着SMA 丝的温度降低, 机械手重新回到张开状态。形状记忆合金驱动的微型机械手技术领域:形状记忆合金驱动的微型机械手用于微小机械零件自动化加工、装配过程中的夹持和搬送，是智能材料在机电一体化装置中的应用，属于机械技术领域。背景技术:普通的机械手，在结构方面一般采用齿轮、齿条、杠杆、销轴等机械零件和滑副、转副、球副等运动副。其缺点是:(1)、体积大，不能胜任微小零件的抓取;不可避免地存在运动副间隙，传动精度低，尤其是微位移精度低，不能适应微小零件抓取时的精确定位。(2)、普通机械手的驱动方式，一般采用液压、气动、电机、电磁铁等驱动方式。由于结构尺寸大而不适应微小零件的抓取。此外，油渗漏会污染零件，磁场会使零件带磁性，在某些工作情况下是不允许的。图1是本发明的主视图;图2是图1的A向剖视图。具体实施方式结合附图说明本发明的具体实施方式。见图1，其中机架由底座1、侧板2、顶板5构成。侧板2上开设有散热孔和风道。该机械手通过底座1与外部(如机械臂)相连接。拇指6和食指7与顶板5铰接，拇指6和食指7还分别与连杆8铰接，拇指6、食指7、连杆8、拉杆9、滑块11和机架构成六杆机构。拇指6、连杆8和拉杆9相铰接。在顶板5上有开孔，拉杆9穿过开孔与滑块11铰接。导杆14通过滑块11的轴心，对滑块11的运动起导向作用，导杆14穿过滑块的位置见图2，其中导杆可以仅一端与顶板或底座固定，也可以两端分别固定在顶板和底座上，本实施例采用一端固定在底座上的方式。滑块11上下表面粘有绝缘片(绝缘片很薄，图中未标出)，采用固定件(如螺栓和螺母)，分别通过压板15d和15b将SMA弹簧10和12固定在滑块11上，弹簧10和12的另一端分别通过压板15。和15a固定在表面粘有绝