[发明专利]一种基于形状记忆合金的机械驱动平台

权利要求书

1.一种基于形状记忆合金的机械驱动平台，其特征在于，所述机械驱动平台包括上层热电模块(1)、上层形状记忆合金层(2)、滚子链(3)、右小传动齿轮(4)、左小传动齿轮(5)、右大传动齿轮(6)、左大传动齿轮(7)、下层形状记忆合金层(8)、下层热电模块(9)和闭环控制器，其中，所述上层形状记忆合金层(2)附着于上层热电模块(1)上，所述下层形状记忆合金层(8)附着于下层热电模块(9)上，通过所述上层热电模块(1)和下层热电模块(9)分别给上层形状记忆合金层(2)和下层形状记忆合金层(8)加热；

所述上层形状记忆合金层(2)和下层形状记忆合金层(8)上下对称设置，并且上层形状记忆合金层(2)和下层形状记忆合金层(8)的一端连接于所述左大传动齿轮(7)上，通过所述上层形状记忆合金层(2)或者下层形状记忆合金层(8)的收缩形变带动左大传动齿轮(7)的旋转；

所述左大传动齿轮(7)与左小传动齿轮(5)通过滚子链(3)相连，通过所述左大传动齿轮(7)的旋转带动左小传动齿轮(5)的旋转；

所述左小传动齿轮(5)与右大传动齿轮(6)连接于同一传动轴上，通过所述左小传动齿轮(5)的旋转带动右大传动齿轮(6)的旋转；

所述右大传动齿轮(6)与右小传动齿轮(4)通过滚子链(3)相连，通过所述右大传动齿轮(6)的旋转带动右小传动齿轮(4)的旋转；

所述闭环控制器分别与上层热电模块(1)和下层热电模块(9)相连，用于控制上层热电模块(1)和下层热电模块(9)的驱动电压，使得该机械驱动平台遵循期望的角度输出进行旋转；

所述闭环控制器采用规定性能控制器，定义系统跟踪误差为：

e(t)＝θ_d(t)-θ(t) (1)

其中θ_d(t)为期望角度输出，θ(t)为实际角度输出，引入一个误差转换函数该函数严格递增并且满足和则规定性能控制器定义如下：

u(t)＝-k₂T₂(ξ₂(t)) (2)

其中k₂为正设计常数，ξ₂(t)为规定性能控制器的适应律参数；

其中，施加驱动电压于所述上层热电模块(1)上，使其加热上层形状记忆合金层(2)产生收缩形变，进而带动左大传动齿轮(7)逆时针旋转，同时通过滚子链(3)带动左小传动齿轮(5)逆时针旋转，左小传动齿轮(5)通过传动轴带动右大传动齿轮(6)逆时针旋转，右大传动齿轮(6)通过滚子链(3)带动右小传动齿轮(4)逆时针旋转；

其中，施加驱动电压于所述下层热电模块(9)上，使其加热下层形状记忆合金层(8)产生收缩形变，进而带动左大传动齿轮(7)顺时针旋转，同时通过滚子链(3)带动左小传动齿轮(5)顺时针旋转，左小传动齿轮(5)通过传动轴带动右大传动齿轮(6)顺时针旋转，右大传动齿轮(6)通过滚子链(3)带动右小传动齿轮(4)顺时针旋转；

所述上层形状记忆合金层(2)和下层形状记忆合金层(8)由形状记忆合金丝缠绕而成，根据所需驱动力大小增加或减少缠绕形状记忆合金丝的数量。

2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金的机械驱动平台，其特征在于，所述右小传动齿轮(4)与右大传动齿轮(6)的半径比例为1:2.55，所述左小传动齿轮(5)与左大传动齿轮(7)的半径比例为1:2.55。

3.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金的机械驱动平台，其特征在于，所述机械驱动平台应用于对驱动速度要求不高于0.1rad/s的场合。

4.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆合金的机械驱动平台，其特征在于，假设u(t)为闭环控制器的输出驱动电压，u₁(t)为施加于上层热电模块(1)上的驱动电压，u₂(t)为施加于下层热电模块(9)上的驱动电压，关系如下：

所述规定性能控制器中适应律参数定义如下：

其中k₁为正设计常数，为实际角度输出的导数，ξ₁(t)为跟踪误差经过性能函数的转换后得到的适应律参数，a₂(t)为规定性能控制器的中间变量，为一个性能函数，且满足常数分别为性能函数ρ_i(t)的上下界，且对于所有的t≥0有：

-ρ₁(t)＜e(t)＜ρ₁(t) (5)。