[发明专利]一种基于形状记忆合金的机械驱动平台

说明书

本发明公开了一种基于形状记忆合金的机械驱动平台，包括由形状记忆合金丝缠绕而成的形状记忆合金层和两级放大机械传动结构，利用热电模块对形状记忆合金层进行加热产生收缩形变，通过滚子链带动齿轮旋转，经机械传动结构放大形变，同时设计闭环控制器来达到通过控制上下两层形状记忆合金层的形变来控制旋转角度的目的。本发明具有结构简单，运行平稳，功重比大的优点，同时产生高精度的柔性输出，可广泛应用在面向机器人的机械驱动领域上。

技术领域

本发明涉及形状记忆合金应用技术领域，具体涉及一种基于形状记忆合金的机械驱动平台。

背景技术

传统驱动技术通常采用电机系统驱动，驱动结构复杂，体积高，易产生电磁干扰，驱动精度不高，其应用领域受到很大限制。而形状记忆合金作为一种智能材料，以其独特的形状记忆效应，优良的理化性能和相容性，在工业界和医学领域得到了广泛的应用。相比于传统驱动技术，形状记忆合金驱动技术提供毫米级精确输出，同时驱动结构简单，可帮助执行机构更好地实现精确控制和高精度定位。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有传统驱动技术中的上述缺陷，提供一种基于形状记忆合金的机械驱动平台。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于形状记忆合金的机械驱动平台，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。

进一步地，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。