【摘 要】
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在强烈的地震发生或者大型的矿场发生矿洞坍塌等情况时,时常需要确定是否有人员被掩埋在废墟中,但是在矿坑或废墟等地方一般情况复杂,由碎石块或倒塌的墙交织引起空间狭小而难以进入,导致对是否由人员掩埋在事故现场这一情况的确认工作难度很大。针对进入情况复杂的事故现场狭小空间确认是否有人缘掩埋这一工作,本文研究了基于SMA驱动的仿蛇骨式移动系统,这个系统具有一定灵活性的同时,也具有一个小的结构尺寸。本文基于蛇
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在强烈的地震发生或者大型的矿场发生矿洞坍塌等情况时,时常需要确定是否有人员被掩埋在废墟中,但是在矿坑或废墟等地方一般情况复杂,由碎石块或倒塌的墙交织引起空间狭小而难以进入,导致对是否由人员掩埋在事故现场这一情况的确认工作难度很大。针对进入情况复杂的事故现场狭小空间确认是否有人缘掩埋这一工作,本文研究了基于SMA驱动的仿蛇骨式移动系统,这个系统具有一定灵活性的同时,也具有一个小的结构尺寸。本文基于蛇脊椎骨的特征建立了仿蛇骨式移动系统的三维模型,确定了驱动方案,建立了运动学模型,研究了基于电阻反馈的PI控制仿真,进行了运动性能测试试验。根据蛇脊椎骨的保护、连接、支撑功能分析蛇脊椎骨的结构特征,研究蛇骨骼肌牵引蛇脊椎骨运动的致动原理,基于蛇的脊椎骨的结构特征经三维扫描得到蛇骨的三维模型,通过对蛇骨三维模型的尺寸测量和工程简化建立仿蛇骨式移动系统三维模型,研究能使应变达到最够大的SMA的驱动布置方案。针对SMA产生的应变和仿蛇骨式移动系统的关节转角,通过DH方法建立运动学模型。分别建立单个关节和整机的运动学模型,以得到应变-转角关系。基于蒙特卡洛法分析仿蛇骨式移动系统的运动空间,以判断仿蛇骨式移动系统的运动能力。为了揭示相变的真实过程为仿真分析作理论铺垫,对SMA的晶体结构以及SMA电、热、力学性能的测试。通过SMA的电、热、力学方程建立基于电阻反馈的控制器,通过仿真结果的分析验证控制方法选择的合理性。基于STM32开发板搭建了用于测试的平台,设计了基于平台的电路,基于电路具体的电流、电压选择元器件,编写了基于STM32的实验程序,通过对SMA驱动器上电流信号的采集和处理来验证仿真分析的合理性。
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