【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于形狀記憶合金致動(dòng)器控制領(lǐng)域，具體涉及一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、形狀記憶合金致動(dòng)器具有較高的功率輸出密度和位移精度，在溫度和應(yīng)力的作用下形狀記憶合金致動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)可逆應(yīng)變，因形狀記憶合金能夠?qū)崿F(xiàn)高效的能量轉(zhuǎn)換和執(zhí)行力的輸出，在執(zhí)行器領(lǐng)域形狀記憶合金展現(xiàn)出了廣闊的應(yīng)用前景。此外，形狀記憶合金的記憶功能非常穩(wěn)定，其在長期使用和多次形變后仍能保持優(yōu)異性能，相較于傳統(tǒng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，形狀記憶合金具有成本低、靈活的變形方式、響應(yīng)快速等優(yōu)勢，其作為一種多功能的智能材料已被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。
2、目前，研究人員已經(jīng)開發(fā)出基于電阻反饋的形狀記憶合金致動(dòng)器位移控制方法，即通過檢測形狀記憶合金致動(dòng)器的實(shí)時(shí)電阻，進(jìn)一步由電阻-位移線性函數(shù)獲得形狀記憶合金致動(dòng)器對(duì)應(yīng)位移，這種控制方法的優(yōu)點(diǎn)在于無需額外的位移傳感器同步測量實(shí)時(shí)位置，通過形狀記憶合金的電阻特性實(shí)現(xiàn)電阻-位移的自反饋，這種控制方法極大的拓展了形狀記憶合金的應(yīng)用范圍。例如：在微型機(jī)器人應(yīng)用中，通過形狀記憶合金設(shè)計(jì)的致動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)微型化，該類致動(dòng)器根據(jù)驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)獲得電信號(hào)和位移量的關(guān)系，在無位移測量傳感器的情況下也可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的位移控制。
3、但是，形狀記憶合金致動(dòng)器經(jīng)上萬次或更多次循環(huán)位移后會(huì)出現(xiàn)疲勞松弛現(xiàn)象，即形狀記憶合金致動(dòng)器由于材料自身晶體結(jié)構(gòu)缺陷增多，驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)因循環(huán)次數(shù)增加出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，如果此時(shí)仍然以初始驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)進(jìn)行形狀記憶合金致動(dòng)器的反饋位移控制，位
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)提供了一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置及方法，能夠解決形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)因循環(huán)次數(shù)增加導(dǎo)致的漂移問題，顯著提高了形狀記憶合金致動(dòng)器的位移控制精度。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是：
3、一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，包括形狀記憶合金致動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載移動(dòng)，還包括：
4、位置檢測單元，間隔布置至少兩個(gè)，用于檢測負(fù)載的位置，當(dāng)負(fù)載移動(dòng)到位置檢測單元所在位置時(shí)，所述位置檢測單元發(fā)送反饋信號(hào)；
5、電信號(hào)測量單元，與所述形狀記憶合金致動(dòng)器電連接，所述電信號(hào)測量單元用于實(shí)時(shí)測量形狀記憶合金致動(dòng)器的電信號(hào)，并發(fā)送所述電信號(hào)；
6、驅(qū)動(dòng)控制單元，與所述形狀記憶合金致動(dòng)器電連接，所述驅(qū)動(dòng)控制單元接收所述反饋信號(hào)和所述電信號(hào)，并將反饋信號(hào)對(duì)應(yīng)的位置檢測單元的位置和電信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)函數(shù)，驅(qū)動(dòng)控制單元根據(jù)預(yù)期驅(qū)動(dòng)位移指令以及驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)函數(shù)驅(qū)動(dòng)形狀記憶合金致動(dòng)器使負(fù)載移動(dòng)到預(yù)期的位置。
7、優(yōu)選的，多個(gè)所述位置檢測單元沿一直線布置，所述負(fù)載位移的方向與所述直線平行。
8、優(yōu)選的，所述電信號(hào)包括形狀記憶合金致動(dòng)器的電阻或電位。
9、優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)控制單元包括電流驅(qū)動(dòng)控制單元、激光驅(qū)動(dòng)單元、燃料驅(qū)動(dòng)單元或熱輻射驅(qū)動(dòng)單元的其中一種。
10、優(yōu)選的，形狀記憶合金致動(dòng)器包括形狀記憶合金絲材、彈簧、壓簧、薄膜、編織束的其中一種，所述形狀記憶合金絲材、彈簧、壓簧、薄膜、編織束均由導(dǎo)電材料制成。
11、優(yōu)選的，所述位置檢測單元包括光電式接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、電感式接近開關(guān)或磁敏感接近開關(guān)的其中一種。
12、一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)方法，所述方法包括以下步驟：
13、間隔布置至少兩個(gè)位置檢測單元，分別記錄位置檢測單元的位置y；
14、調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)控制單元的驅(qū)動(dòng)功率由低到高驅(qū)動(dòng)形狀記憶合金致動(dòng)器使負(fù)載位移；
15、當(dāng)負(fù)載位移至每個(gè)位置檢測單元的位置時(shí)，位置檢測單元向驅(qū)動(dòng)控制單元發(fā)送反饋信號(hào)，驅(qū)動(dòng)控制單元分別記錄對(duì)應(yīng)位置接收到的電信號(hào)x；
16、根據(jù)位置檢測單元的位置y和對(duì)應(yīng)位置接收到的電信號(hào)x，獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)；
17、根據(jù)驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)，驅(qū)動(dòng)控制單元向形狀記憶合金致動(dòng)器提供電信號(hào)x對(duì)應(yīng)的電流功率，形狀記憶合金致動(dòng)器將負(fù)載驅(qū)動(dòng)到預(yù)期位移對(duì)應(yīng)的位置y。
18、優(yōu)選的，所述布置位置檢測單元的方法包括：
19、通過驅(qū)動(dòng)控制單元讓形狀記憶合金致動(dòng)器運(yùn)行以驅(qū)動(dòng)負(fù)載位移；
20、逐漸增加施加在形狀記憶合金致動(dòng)器上的功率以獲得負(fù)載位移的最大位移量、最小位移量；
21、在最大位移量與最小位移量之間的驅(qū)動(dòng)位移線性段內(nèi)間隔布置至少兩個(gè)位置檢測單元。
22、優(yōu)選的，布置兩個(gè)位置檢測單元時(shí)，所述根據(jù)位置檢測單元的位置和對(duì)應(yīng)位置接收到的電信號(hào)，獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)的方法包括：
23、當(dāng)負(fù)載位移至第一個(gè)位置檢測單元時(shí)記錄當(dāng)前的電信號(hào)x1，根據(jù)第一個(gè)位置檢測單元的位置y1可獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)上的標(biāo)定位置a1(x1,y1)；
24、當(dāng)負(fù)載位移至第二個(gè)位置檢測單元時(shí)記錄當(dāng)前的電信號(hào)x2，根據(jù)第二個(gè)位置檢測單元的位置y2可獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)上的標(biāo)定位置a2(x2,y2)；
25、將最大位置與最小位置之間線性段的驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)函數(shù)關(guān)系表示為線性函數(shù)，根據(jù)標(biāo)定位置a1、a2獲得y＝f(x)函數(shù)的表達(dá)式y(tǒng)＝kx+b。
26、優(yōu)選的，布置大于兩個(gè)位置檢測單元時(shí)，所述根據(jù)位置檢測單元的位置和對(duì)應(yīng)位置接收到的電信號(hào)，獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)的方法包括：
27、當(dāng)負(fù)載位移至第n個(gè)位置檢測單元時(shí)記錄當(dāng)前的電信號(hào)xn，根據(jù)第n個(gè)位置檢測單元的位置yn可獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)上的標(biāo)定位置a1(x1,y1)、a2(x2,y2)……an(xn,yn)；
28、根據(jù)多個(gè)標(biāo)定位置a1、a2……an，實(shí)現(xiàn)最大位移量與最小位移量之間的非線性函數(shù)關(guān)系，將y＝f(x)＝k1x+k2x2+kx+……kn-1xn-1+b擬合成不同級(jí)數(shù)的多項(xiàng)式函數(shù)。
29、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)提供的一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置及方法，其有益效果是：
30、1、本專利技術(shù)通過設(shè)置位置檢測單元對(duì)負(fù)載的位置進(jìn)行檢測，當(dāng)負(fù)載移動(dòng)到位置檢測單元所在的位置時(shí)，位置檢測單元發(fā)送反饋信號(hào)，反饋信號(hào)為位置信號(hào)，對(duì)應(yīng)一個(gè)位移量，電信號(hào)測量單元向驅(qū)動(dòng)控制單元發(fā)送電信號(hào)，此時(shí)負(fù)載驅(qū)動(dòng)控制單元根據(jù)此反饋信號(hào)和電信號(hào)運(yùn)算重新獲得一個(gè)驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)函數(shù)，可以有效克服形狀記憶合金致動(dòng)器的初始驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)在循環(huán)過程中因材料疲勞松弛導(dǎo)致該初始關(guān)系函數(shù)精度降低問題，提高了形狀記憶合金致動(dòng)器的位移控制精度和效率。
31、2、本專利技術(shù)的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)簡單，校準(zhǔn)精度高，可以為形狀記憶合金絲材、彈簧、壓簧、薄膜、編織束等形狀記憶合金致動(dòng)器實(shí)現(xiàn)電阻-位移線性函數(shù)的校準(zhǔn)。
32、3本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，包括形狀記憶合金致動(dòng)器(6)，用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載(5)移動(dòng)，其特征在于，還包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，多個(gè)所述位置檢測單元(3)沿一直線布置，所述負(fù)載(5)移動(dòng)的方向與所述直線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述電信號(hào)包括形狀記憶合金致動(dòng)器(6)的電阻或電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制單元(4)包括電流驅(qū)動(dòng)控制單元、激光驅(qū)動(dòng)單元、燃料驅(qū)動(dòng)單元或熱輻射驅(qū)動(dòng)單元的其中一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，形狀記憶合金致動(dòng)器(6)包括形狀記憶合金絲材、彈簧、壓簧、薄膜、編織束的其中一種，所述形狀記憶合金絲材、彈簧、壓簧、薄膜、編織束均由導(dǎo)電材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述位置檢測單元(3)包括光電式接近開關(guān)、電容式接近開關(guān)、
7.一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)方法，采用權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)方法，其特征在于，所述布置位置檢測單元(3)的方法包括：
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)方法，其特征在于，布置兩個(gè)位置檢測單元(3)時(shí)，所述根據(jù)位置檢測單元(3)的位置和對(duì)應(yīng)位置接收到的電信號(hào)，獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)的方法包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)方法，其特征在于，布置大于兩個(gè)位置檢測單元(3)時(shí)，所述根據(jù)位置檢測單元(3)的位置和對(duì)應(yīng)位置接收到的電信號(hào)，獲得驅(qū)動(dòng)位移-電信號(hào)關(guān)系函數(shù)y＝f(x)的方法包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，包括形狀記憶合金致動(dòng)器(6)，用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載(5)移動(dòng)，其特征在于，還包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，多個(gè)所述位置檢測單元(3)沿一直線布置，所述負(fù)載(5)移動(dòng)的方向與所述直線平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述電信號(hào)包括形狀記憶合金致動(dòng)器(6)的電阻或電位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)控制單元(4)包括電流驅(qū)動(dòng)控制單元、激光驅(qū)動(dòng)單元、燃料驅(qū)動(dòng)單元或熱輻射驅(qū)動(dòng)單元的其中一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形狀記憶合金致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)位移校準(zhǔn)裝置，其特征在于，形狀記憶合金致動(dòng)器(6)包括形狀記憶合金絲材、彈簧、壓簧、薄膜、編織束的其中一種，所述形狀記憶合金絲材、彈簧、壓簧、薄膜、編織束均由導(dǎo)電材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫國慶，左舜貴，肖飛，王靜，王志豪，許文俊，王海龍，孔海娟，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海工程技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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