共融是指机械本身与人和环境的交互,共融特性良好的机械装置能与人协作完成很多动作,并且能够保障工作的安全性。假肢手臂作为人体运动功能缺失的一种补充,与环境中的其它对象发生交互的时候很多,就要求它具有良好的共融特性。与一般机械装置不同,具有共融特性的假肢手臂运动应当具有柔性,且由于手臂运动的特殊性,需要有稳定的控制和较高的运动精度。为此,本文设计一种基于记忆合金弹簧驱动器的复合驱动共融假肢手,并在以下几个方面进行研究:(1)研究目前国内外假肢发展历史、现状及未来趋势,总结目前假肢手臂研发的热点及难点,寻找新材料、新机构在假肢手臂中的应用,针对记忆合金新材料驱动的驱动机理和特性作了深入的工作。(2)分析人体手臂的骨骼与肌肉结构,研究人体肘关节的肌肉组成及动作机理、腕关节的结构与功能以及手指驱动结构,利用记忆合金和电机复合驱动方式来模拟肘关节肌肉的运动,使关节在提升驱动性能的同时又具有共融特性;设计一种采用磁控形状记忆合金离合器的两自由度腕关节,使关节在保证灵活性的基础上简化结构;多指灵巧手采用欠驱动方式,用记忆合金弹簧驱动手指的运动。(3)分析记忆合金弹簧的力学性能的影响因素,建立复合驱动肘关节的半柔性驱动模型,利用ADAMS对肘关节进行运动学仿真;确定两自由度腕关节中磁控形状记忆合金的等效力学模型,根据运动关系得出关节两自由度配合运动时运动速度的关系;建立多指灵巧手的静力学模型,分析抓取物体时各指节的受力状况,得出各指节的接触力大小,根据回复弹簧的刚度确定的指节运动顺序,对灵巧手进行ADAMS运动仿真。(4)为了实现稳定精确的控制,总结了直流电机常用的调速方法,并在SIMULINK中建立调速系统的仿真模型进行电力系统的仿真;确定温控形状记忆合金的温度控制策略,以便增加弹簧的使用寿命和工作时的相应速度;针对记忆合金弹簧和电机复合驱动肘关节,建立与之对应的记忆合金-电机复合控制机制,来实现复合驱动关节的控制特性的优化,增强其共融特特性。本文完成了基于记忆合金材料的新型复合驱动假肢手的各关节机械结构设计,建立相应数学模型,对肘关节和手指进行了运动学分析,制定了关节运动的控制策略,制作了肘关节样机和手指模型进行试验观察,验证了记忆合金驱动在假肢中使用的可行性,为共融机械手的后续研究提供了基础。