基于SMA驱动的仿蚯蚓蠕动式微型管道机器人的研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xyhanhui
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微型管道机器人作为细小管道的一种有效的检测工具已经在工业、医疗等领域有了越来越广阔的应用空间。蠕动式机器人由于驱动方式较多,负载能力强,动作可靠且易于微型化,近年来成为微型管道机器人领域研究的热点,但是传统的SMA蠕动式微型管道机器人具有步距较小,速度较低且难以实现转弯运动等缺点。本文针对以上问题设计了一种基于SMA的蠕动式微型管道机器人。该机器人由多个相同模块组成,通过各模块之间的有规律的伸缩以及运动表面的摩擦力实现仿蚯蚓的蠕动式运动。机器人由并联式SMA驱动器驱动,可以提供较大的步距和牵引力。并联式SMA驱动器由3根SMA弹簧构成,不仅可以实现机器人的水平运动,也可以实现机器人的转弯运动,适合在柔软、狭窄的环境下运行。该机器人采用一种新的控制方式,可以克服传统SMA蠕动机器人伸长速度较慢的缺点,提高了机器人的运动性能。本文的主要工作包括:机器人运动机制的确定,蠕动式机器人各种驱动方式的比较;SMA驱动器的特性分析及SMA弹簧驱动器的设计;机器人的本体制作及其驱动电路的设计和控制方法的改进。最后,本文对机器人的性能进行了一系列相关实验和分析,分别测试了机器人在平面上的直线运动,机器人在平面上的偏转运动,机器人在斜面上的运动以及机器人在管道中的运动。通过实验结果的分析,验证了本文设计制作的机器人具有较好的运动性能。
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