导读:本文包含了记忆合金弹簧论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:柔性驱动模块,形状记忆合金弹簧,闭环控制,压缩补偿
记忆合金弹簧论文文献综述
杨浩[1]（2019）在《基于形状记忆合金弹簧的柔性驱动模块的设计与控制研究》一文中研究指出软体动物作为地球上出现最早的多细胞动物,经过大自然亿万年的进化,遍布地球的各个角落,它们进化出各种生理结构去适应复杂多变的自然环境。受到软体动物身体构造的启发,软体机器人技术也慢慢成为机器人研究领域的一个热门课题。相对刚体机器人局限性,软体机器人的柔韧性和紧凑型更适应多变的非人造环境,在与人类交互过程中的安全性也要优于刚体机器人。随着人类探索领域的不断拓展,软体机器人必将发挥更大的作用。经过多年的发展,软体机器人的设计从简单到复杂取得长足的进步。并正在向着灵活紧凑和多自由度方向继续发展,但是目前的驱动器和传感器都自于传统刚体机器人,由于传统驱动器体积巨大且笨重,而传感器缺乏柔性。这些都不符合软体机器人灵活、紧凑、集成度高的发展要求。寻找有别于传统驱动方式、传感和控制方式就成为软体机器人的发展重点。另一方面软体机器人都是针对特定任务进行设计,缺少通用性,且造价昂贵。如果能将软体机器人进行模块化,设计出可以精确控制的通用柔性驱动模块,再针对特定任务使用柔性模块组装出软体机器人。这种模块化设计软体机器人思路可以大大提高生产效率、降低成本和节约设计时间。本文围绕着柔性驱动模块、形状记忆合金弹簧、闭环控制、压缩补偿,仿生灵巧手等概念。通过研究章鱼腕足,设计一种可以精确控制的柔性驱动模块,并通过几何分析法对柔性模块进行了运动学建模。在此基础上对柔性模块进行优化。通过对人手构造的研究,应用设计柔性模块的思想和方法,设计制作一种柔性仿生灵巧手。论文的主要研究内容和成果如下:(1)先对章鱼腕足组织结构进行研究,根据腕足肌肉构造和运动机理,应用模块化的思想,本文设计了一种柔性驱动模块。使用硅胶作为支撑材料,SMA弹簧作为致动器,使用线性霍尔传感器和磁钢反馈柔性模块的形状变化。详细阐述柔性模块构造和浇筑工艺流程。在研究了 SMA弹簧运动机理之后,采用PWM波来控制SMA弹簧收缩和拉伸。建立起柔性模块控制系统和基本的控制方案,通过线性霍尔传感器反馈特定叁个方向上的弯曲变化量,使用增量式PID对柔性模块的运动进行闭环控制。通过控制加热驱动器对SMA弹簧进行加热,使其产生收缩、拉伸或者保持等运动,让柔性模块产生弯曲和旋转的运动。(2)应用几何分析法对柔性模块进行运动学建模。有四个假设条件:柔性模块的变形只由SMA弹簧致动器的产生;柔性模块沿轴向不可压缩;柔性模块是等曲率弯曲变形;柔性模块的变形只受静力学影响。通过DH坐标系变换矩阵建立柔性模块从操作空间到关节空间的正逆运动学关系式。因为柔性模块依靠自身变形进行运动,关节空间和驱动空间并不相同,所以需要建立关节空间和驱动空间的映射关系。柔性模块在实际运动过程中存在轴向压缩,所以本文还对柔性模块压缩变形进行分析,并建立压缩补偿的数学模型,对轴向压缩造成的误差进行补偿修正。最后对柔性模块弯曲运动进行静力学受力分析。(3)通过实验对传感器输出信号和距离变化量的关系进行校正,建立电压信号和距离变化量的关系式。通过对视觉测量和数字图像原理的分析研究,确定视觉测量方法和算法流程。利用工业摄像头对柔性模块的弯曲角进行视觉测量,同时记录传感器输出的电压信号,建立柔性模块整体弯曲角和电压信号的关系式。再结合第叁章的运动学分析就可以建立柔性模块的运动空间和驱动空间的关系式。使用视觉测量为参考标准,对比不同的弯曲角计算方法与视觉测量的重合度,从而证明压缩补偿数学模型的有效性。确定柔性模块控制系统各部分之间的控制关系和数据交换方式。理论分析叁个方向SMA弹簧运动关系,建立柔性模块空间运动控制算法。为了验证运动控制算法的可行性和空间运动精度,让柔性模块在工作空间内分别沿着圆轨迹和螺旋轨迹进行运动,重复五次并比较实际轨迹和目标轨迹的重合度,验证空间运动控制算法的有效性。用四节柔性模块串联组合柔性机械臂,通过水下蜷缩运动验证协调控制的可行性。(4)通过对弯曲的柔性模块加载横向载荷,证明了在有载荷状态下柔性模块的弯曲不再符合恒定曲率的假设条件,需要对柔性模块的传感和测量进行改进。通过在柔性模块中心轴的上中下叁个位置加装叁组传感器,测量出柔性模块首尾和中间叁段圆弧的曲率。利用拉格朗日插值法求出未知段圆弧的曲率,累加各段圆弧求出柔性模块整体的弯曲角和旋转角。利用视觉测量法对比拉格朗日插值法得到的中心轴弯曲曲线和恒定曲率弯曲曲线,验证了改进措施和插值算法能够有效求出在有载荷状态下的柔性模块真实弯曲状态。根据太空环境要求,本文又对柔性模块进行轻量化设计,并在模块的首尾增加连接结构,方便柔性模块首尾串联。使用轻量化模块组装出柔性机械臂。在水池中模拟太空无重力环境,让柔性机械臂在其中运动并抓取各种物体,验证模块组装的机械臂具有很好灵活性和协调控制能力。(5)通过对人手的骨骼、肌肉和肌腱的构造和运动规律进行研究,本文设计了一种仿生灵巧手。为了模仿人手的构造,本文采用3d打印的方式设计制作仿生手的骨骼结构。使用SMA弹簧作为驱动器。利用线性霍尔传感器反馈手指关节的运动。为了让仿生手从外观和手感上更接近人手,本文还在仿生手的骨骼上增加了一层硅胶蒙皮,并设计了蒙皮浇筑模具以及浇筑的工艺流程。建立仿生灵巧手控制系统和控制策略,实现了仿生手的每根手指关节以及多手指之间的协调运动。最后通过控制仿生灵巧手做出握拳和代表数字的手势动作,验证了灵巧手不光在外形上对人手进行高度模仿,在运动方式也可以非常好的模拟人手。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2019-05-01）
周博,王志勇,薛世峰[2]（2019）在《形状记忆合金超弹性螺旋弹簧的力学模型》一文中研究指出结合普通金属螺旋弹簧的弹性变形理论和形状记忆合金(SMA)的力学本构模型,分析与描述SMA螺旋弹簧的簧丝横截面上应变、应力分布规律,进而推导SMA螺旋弹簧的相变临界参数计算公式。基于SMA螺旋弹簧的宏观试验现象和推导的相变临界参数计算公式,建立描述SMA螺旋弹簧的轴向变形和轴向外力间关系的力学模型。理论计算与试验结果的对比表明,建立的SMA螺旋弹簧力学模型能准确预测SMA螺旋弹簧的轴向外力和轴向变形间的关系,并克服有限单元法模拟计算SMA螺旋弹簧时在几何建模和数值收敛等方面的局限性,可为研究SMA螺旋弹簧的力学行为和基于SMA螺旋弹簧的结构设计提供必要的理论基础和技术参考。(本文来源于《机械工程学报》期刊2019年08期）
王骏,张卫红,Ziad,Moumni[3]（2018）在《形状记忆合金波浪弹簧训练行为有限元仿真》一文中研究指出形状记忆合金(Shape Memory Alloy,简称SMA)功能构件役前热力学训练过程对构件服役过程中的功能稳定性具有重要意义。本文提出了一种SMA波浪弹簧驱动器役前训练行为有限元仿真方法,该方法基于一种考虑热力耦合和有限变形的SMA本构模型。该模型考虑到SMA周期循环载荷作用下四种显着热力学特征:(1)累计残余应变;(2)材料性能退化;(3)应变率相关性;(4)光滑性转变。通过商用有限元软件ABAQUS/Explicit中的自定义材料子程序模块VUMAT可实现本构模型的数值开发和有限元集成。有限元仿真结果良好地展示了SMA波浪弹簧驱动器在训练过程中的典型热力学行为,如相变域扩张、残余应变累积以及内应力形成。上述仿真分析结果可为SMA功能构件设计优化提供重要参考,尤其是提高构件训练后几何精度与功能稳定性。(本文来源于《2018年全国固体力学学术会议摘要集（下）》期刊2018-11-23）
许红伟[4]（2017）在《形状记忆合金弹簧驱动环形软体机器人研究》一文中研究指出目前的软体机器人研究中,大多只实现某种仿生软体运动,而对变形运动的驱动机理缺乏关注。在控制方式方面,由于为软体机器人配置传感器的困难性,现有软体机器人大都采用简单的无反馈开环控制方式。这些都限制了软体机器人研究的进一步发展。本文以形状记忆合金弹簧驱动环形软体机器人为研究对象,针对形状记忆合金弹簧驱动器的变形机理、环形软体机器人的变形运动原理、环形软体机器人运动的动力学分析、环形软体机器人基于弯曲传感器信息的闭环运动控制等方面进行了一系列研究工作。论文的主要研究内容概述如下:(1)形状记忆合金变形原理建模与实验。首先基于ClausiusClapeyron方程和泰勒展开式,使用待定参数法建立了形状记忆合金弹簧变形的数学模型,该模型描述了形状记忆合金弹簧的变形量、负载和温度之间的非线性关系。然后根据热平衡方程,建立电加热情况下的形状记忆合金弹簧温度变化数学模型,该模型描述了通电加热时间与形状记忆合金弹簧温度的关系。结合以上两个模型,得到通电加热时间与形状记忆合金弹簧变量的关系,建立了形状记忆合金弹簧的电驱动模型,并进行了实验验证,为环形软体机器人的驱动控制提供支持和依据。(2)环形软体机器人研制与变形运动分析。研制了一款形状记忆合金弹簧驱动的环形软体机器人,基于微元假设和梁弯曲理论研究了机器人外环的变形原理。以形状记忆合金弹簧通电变形时的负载作为环形软体机器人的变形驱动力,从而建立形状记忆合金弹簧驱动下的环形软体机器人变形运动模型,作为机器人的运动方案设计和控制系统设计的基础。(3)环形软体机器人动力学建模与仿真。将环形软体机器人变形运动过程分为两部分:弹性圆环在形状记忆合金弹簧驱动下的变形和绕与地面接触点的转动,然后根据这两个过程的动力学特性,分别用拉格朗日方程和牛顿-欧拉法进行了动力学分析。弹性圆环的变形过程基于微元假设,涉及自由度的数量很多,采用拉格朗日方程法较为简便;在机器人本体绕与地面接触点转动过程的动力学分析中,将机器人视为一个整体,仅需要分析一个转动自由度,这种情况下宜采用牛顿-欧拉法。最后利用动力学仿真软件ADAMS对环形软体机器人在地面上的滚动过程进行了仿真。(4)机器人控制系统的硬件和软件设计。首先分析了环形软体机器人控制系统的要求,根据这些要求设计了控制系统的各个硬件模块,包括微处理器模块、电源模块、信号处理模块、驱动器加热开关电路模块、无线通信模块等。然后分别设计了软件部分的下位机控制程序和上位机交互界面。在自主研制的软硬件基础上,利用4个弯曲传感器建立了形状记忆合金弹簧驱动的环形软体机器人闭环控制系统,实现了软体机器人的自动化控制,并能作为实验平台进行复杂的控制算法实验。(5)机器人运动控制策略和实验。分别对开环控制和闭环控制两种控制策略进行了实验,并对实验结果进行了分析。(本文来源于《上海交通大学》期刊2017-05-01）
黄勐哲,陈丽安[5]（2016）在《装有记忆合金弹簧的断路器梅花触头温度场仿真分析》一文中研究指出针对真空断路器触头温升问题,基于记忆合金材料的温度形变性能,在梅花触头上安装记忆合金弹簧,提高梅花触头工作性能。测量不同温度时记忆合金弹簧的直线拉力,转化为径向向心力,推导出每片触片与静触头之间的接触压力;并利用多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics仿真计算梅花触头的温度场,搭建梅花触头温升试验平台;对比分析试验和仿真数据,结果表明:记忆合金弹簧有助于降低梅花触头温升,提高真空断路器运行的安全可靠性。(本文来源于《电力科学与技术学报》期刊2016年03期）
庄鹏,薛素铎,韩淼,刘雨冬[6]（2016）在《超弹性形状记忆合金螺旋弹簧恢复力的数值模拟》一文中研究指出形状记忆合金(SMAs)在土木工程被动控制领域的研究近年来得到了极大的关注。研究人员已经提出了多种含有SMA丝的隔震器和阻尼器,大尺寸SMA超弹性螺旋弹簧是一种可输出较大位移的阻尼器。由于以往在结构防震减灾领域有关SMA螺旋弹簧力学性能的研究较少,因此在Liang和Rogers提出的SMA应力-应变本构模型的基础上,针对SMA螺旋弹簧恢复力特性建立了一种便于工程应用的新型宏观模型,并利用MATLAB程序进行了数值模拟以验证所提出模型的适用性和正确性。研究结果表明:SMA螺旋弹簧具有较好的复位和耗能能力;同时,根据该宏观模型得到的数值模拟结果与其他学者的试验研究结果吻合较好。总的来看,数值模拟方法可较准确描述超弹性弹簧的力学行为,且方便在现有常规结构软件中实现。(本文来源于《世界地震工程》期刊2016年01期）
任勇生,杜成刚,刘养航[7]（2016）在《具有形状记忆合金弹簧支承的转子系统的动力稳定性研究》一文中研究指出提出一个具有形状记忆合金(SMA)弹簧支承的旋转轴转子系统的自由振动分析模型。基于Euler-Bernoulli梁理论建立旋转轴的连续分布弹性振动方程,并且考虑旋转轴材料内阻的影响。采用Brinson模型分析SMA螺旋弹簧的受限回复刚度特性。在振型假设的基础上利用虚功原理得到转子系统的特征方程。通过数值计算分析了SMA弹簧的激励温度和初始应变对转子系统的临界转速和失稳阈的影响规律。研究表明,利用SMA弹簧的受限回复特性调节支承刚度可以提高转子系统的临界转速和失稳阈,从而增强转子系统的动力学稳定性。(本文来源于《振动与冲击》期刊2016年05期）
庄鹏,聂攀,薛素铎,韩淼[8]（2016）在《大尺寸超弹性镍钛形状记忆合金螺旋弹簧滞回性能》一文中研究指出利用2种镍钛形状记忆合金(SMA)研制了大尺寸超弹性螺旋弹簧,对其进行了单轴反复荷载作用下的滞回性能试验,研究了超弹性SMA螺旋弹簧的恢复力特性与耗能能力,分析了加载频率、位移幅值对2种SMA螺旋弹簧滞回曲线以及等效刚度、单位循环耗能、等效阻尼比和残余位移等力学性能参数的影响;采用刚弹性模型和Bouc-Wen模型,建立了适用于整体结构分析的SMA螺旋弹簧简化恢复力模型,并利用该模型进行了数值模拟。结果表明:超弹性SMA螺旋弹簧具有稳定的滞回曲线,且具有良好的复位性能和大变形能力,可用于结构自复位控制装置的研发;数值模拟结果与试验结果吻合较好,验证了简化恢复力模型的正确性。(本文来源于《建筑科学与工程学报》期刊2016年02期）
周华[9]（2016）在《形状记忆合金弹簧在土木工程中的应用》一文中研究指出分析了热处理对形状记忆合金(SMA)弹簧的影响,结合SMA弹簧的力学性能,介绍了SMA弹簧在土木工程中的应用现状,指出SMA弹簧在智能修复和耗能减震方面具有良好的应用前景。(本文来源于《山西建筑》期刊2016年08期）
郭道芬,刘德辉,唐刚,李志彪,徐兵[10]（2015）在《温控形状记忆合金弹簧的性能研究》一文中研究指出本文通过实验测定Ni Ti形状记忆合金弹簧在不同驱动电流下的动态回复变形速度、力和位移之间的关系。结果表明,驱动电流和加热时间是影响形状记忆合金弹簧性能的主要因素,通过选择合适的电流以及掌握合适的加热时间可以很好的控制温控形状记忆合金弹簧的回复变形过程。通过对该记忆弹簧的性能影响因素的研究,将会对其应用研究提供很好的理论依据。(本文来源于《科技广场》期刊2015年10期）
记忆合金弹簧论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
结合普通金属螺旋弹簧的弹性变形理论和形状记忆合金(SMA)的力学本构模型,分析与描述SMA螺旋弹簧的簧丝横截面上应变、应力分布规律,进而推导SMA螺旋弹簧的相变临界参数计算公式。基于SMA螺旋弹簧的宏观试验现象和推导的相变临界参数计算公式,建立描述SMA螺旋弹簧的轴向变形和轴向外力间关系的力学模型。理论计算与试验结果的对比表明,建立的SMA螺旋弹簧力学模型能准确预测SMA螺旋弹簧的轴向外力和轴向变形间的关系,并克服有限单元法模拟计算SMA螺旋弹簧时在几何建模和数值收敛等方面的局限性,可为研究SMA螺旋弹簧的力学行为和基于SMA螺旋弹簧的结构设计提供必要的理论基础和技术参考。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
记忆合金弹簧论文参考文献
[1].杨浩.基于形状记忆合金弹簧的柔性驱动模块的设计与控制研究[D].中国科学技术大学.2019
[2].周博,王志勇,薛世峰.形状记忆合金超弹性螺旋弹簧的力学模型[J].机械工程学报.2019
[3].王骏,张卫红,Ziad,Moumni.形状记忆合金波浪弹簧训练行为有限元仿真[C].2018年全国固体力学学术会议摘要集（下）.2018
[4].许红伟.形状记忆合金弹簧驱动环形软体机器人研究[D].上海交通大学.2017
[5].黄勐哲,陈丽安.装有记忆合金弹簧的断路器梅花触头温度场仿真分析[J].电力科学与技术学报.2016
[6].庄鹏,薛素铎,韩淼,刘雨冬.超弹性形状记忆合金螺旋弹簧恢复力的数值模拟[J].世界地震工程.2016
[7].任勇生,杜成刚,刘养航.具有形状记忆合金弹簧支承的转子系统的动力稳定性研究[J].振动与冲击.2016
[8].庄鹏,聂攀,薛素铎,韩淼.大尺寸超弹性镍钛形状记忆合金螺旋弹簧滞回性能[J].建筑科学与工程学报.2016
[9].周华.形状记忆合金弹簧在土木工程中的应用[J].山西建筑.2016
[10].郭道芬,刘德辉,唐刚,李志彪,徐兵.温控形状记忆合金弹簧的性能研究[J].科技广场.2015