基于SMA仿人机械臂的肩关节系统设计开题报告

 2021-08-14 02:24:04

1. 研究目的与意义(文献综述)

在现在化社会中,一直存在这样一种趋势,从复杂优化成简单,把人工的工作如何利用机械来有效代替,减轻人的负担。在如今的包装机械行业中,随着点点滴滴都和生产生活息息相关,那如何进行有效高效持续的完成生产任务尤为重要,所以,我们希望利用机器人代替人工完成各种各样的工作然而,。机器人系统是各个系统组成的,对每一部分的研究都有团队伙伴分工合作,这一次我的研究任务主要是针对机器人肩关节系统进行设计。对于肩关节的设计也得基于整个手臂系统,所以对手臂系统的了解尤为重要。

在国内外目前的研究现状中,在国外,已经出现较为成熟的机械手臂,但是,基于比较复杂的,并且具有局限性的气动,液动等传动方式,已经阻碍了机械手臂的继续发展,所以,国外开始着手研究更加好的传送方式-目前比较新型的记忆合金驱动方式,同时,已经出品了一些比较成型的三爪机械手臂。然而,在国内,对于手臂系统目前最常采用的是驱动方式是气压驱动,这样的好处是可以精确的控制手臂的运动以及可以根据感知力来调整其运动以及受力大小。但是,有一个致命的缺陷是这种驱动方式需要很多的零部件以及复杂的控制系统,这样结构过于庞大,质量过于大的驱动方式并不适合长久的居于生产生活中,所以尽快的研究出一种更好的驱动方式格外重要。

针对这样一个情况,对其进行有效的简化尤为必要,所以根据对国内外文献的查阅,以及调研,发现其实我们可以在选材料上就可以进行更好的驱动,我们可以采用记忆合金驱动的方法对其进行改造。那什么是记忆合金呢?它的特性又是什么呢?记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在下会产生变形,当把外力去掉,在一定的温度条件下,能恢复原来的形状。利用记忆合金所新生的这种驱动方式的好处在于,我们可以利用plc控制系统实现驱动过程中的恒力控制,可以有效的改善回复变形过程中的应力的非线性变化行为,实现对应力的精确控制,提高系统的响应精度,同时,使得记忆合金驱动提高了响应速度和精度,又有效地改善了系统的稳定性。同时,可以优化更多可利用空间。

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2. 研究的基本内容与方案

根据对人体手臂的基本生理参数以及运动方式的基本情况了解,此次设计为仿手臂的系统设计。设计的仿手臂装置要满足用户要求。

设计(论文)主要内容:

1.调研分析拟人机械臂国内外的发展情况,以及如何利用plc控制形状记忆合金驱动的原理;

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3. 研究计划与安排

第1-4周:完成调研收集分析有关资料,了解拟人机械臂肩关节和形状记忆合金驱动的原理。提出设计思路和内容,确定方案,完成开题报告。

第5-6周:设计形状记忆合金驱动机械臂肩关节关节的结构;

第7-8周:设计拟人机械臂肩关节的变刚度结构并进行结构的优化设计;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]应申舜,基于形状记忆合金弹簧阵列的人工肌肉设计与研究,中国机械工程,第19卷15期,2008.8

[2]应申舜,基于人工肌肉的机器人驱动关节设计与研究,机器人,第30卷,第2期,2008.3

[3]何平,形状记忆合金驱动结构设计及控制研究,硕士论文,2011.12

[4]杨天夫,形状记忆合金弹簧驱动的机械手运动分析,清华大学学报,第53卷,第10期,2013

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