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智能機器人新型驅(qū)動器

智能機器人除了傳統(tǒng)的電動機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、氣壓驅(qū)動等方式外，由于結(jié)構(gòu)及尺寸的不同，還常采用如下一些新型的驅(qū)動器。靜電驅(qū)動形狀記憶合金驅(qū)動壓電驅(qū)動及磁致伸縮驅(qū)動。

1、靜電驅(qū)動器

靜電驅(qū)動器利用電荷間引力和排斥力的互相作用順序驅(qū)動電極而產(chǎn)生平移或旋轉(zhuǎn)運因靜電作用屬于表面力，動。因靜電作用屬于表面力，作用力大小和元件尺寸的二 次方成正比，和元件尺寸的二次方成正比，在尺寸很微小時，能夠產(chǎn)生很足的電量。小時，能夠產(chǎn)生很足的電量。

靜電驅(qū)動器有回轉(zhuǎn)型和直線型兩種。

驅(qū)動時，將轉(zhuǎn)子當(dāng)做接地電極，長方形或扇形定子作為另一極，通過順次移動加在定子上的電壓，從而使定子與轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生引力與排斥力，就可以實現(xiàn)回轉(zhuǎn)或直線移動。靜電驅(qū)動器的位置和速度控制需要轉(zhuǎn)子位置檢測電路。

2、形狀記憶合金驅(qū)動器

形狀記憶合金之所以可用做驅(qū)動器，形狀記憶合金之所以可用做驅(qū)動器，首先是由于其具有形狀記憶效應(yīng)(shape先是由于其具有形狀記憶效應(yīng) memoryeffect)。一般金屬材料受到外。力作用后會發(fā)生彈性變形，力作用后會發(fā)生彈性變形，達(dá)到屈服點后產(chǎn)生塑性變形，應(yīng)力消除后，后產(chǎn)生塑性 變形，應(yīng)力消除后，留下永久變形;久變形;而形狀記憶合金在發(fā)生塑性變形后加熱到某一溫度之上，形后加熱到某一溫度之上，能夠回復(fù)到變形前的形狀，這就是 形狀記憶效應(yīng)。變形前的形狀，這就是形狀記憶效應(yīng)。

3、壓電效應(yīng)驅(qū)動器

某些物質(zhì)在外力作用下不僅幾何尺寸發(fā)生變化，而且內(nèi)部出現(xiàn)極化——表面上有電荷出現(xiàn)，形成電場;當(dāng)外力消失時，材料重新回復(fù)到原來的狀態(tài)，電場也隨即消失，這種現(xiàn)象即稱為壓電效應(yīng)。

4、磁致伸縮驅(qū)動器

磁致伸縮效應(yīng)是指鐵磁材料和亞鐵磁材料磁化狀態(tài)的改變導(dǎo)致其長度發(fā)生微小的變化，化狀態(tài)的改變導(dǎo)致其長度發(fā)生微小的變化，1840年焦耳就發(fā)現(xiàn)了這 種現(xiàn)象，因此也稱年焦耳就發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象，年焦耳就發(fā)現(xiàn)了這種現(xiàn)象為焦耳效應(yīng);與此相反，為焦耳效應(yīng);與此相反，當(dāng)材料受到壓力或張力作用而使材料長度發(fā) 生變化時，張力作用而使材料長度發(fā)生變化時，材料內(nèi)部的磁化狀態(tài)也隨之改變，部的磁化狀態(tài)也隨之改變，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮逆效應(yīng)。致伸縮逆效應(yīng)。

5、人工肌肉

為了更好地模擬生物體的運動功能以在機器人上應(yīng)用，人上應(yīng)用，目前已經(jīng)研制出了各種不同類型的人工肌肉，如利用高分子凝膠、的人工肌肉，如利用高分 子凝膠、形狀記憶合金等材料制成的人工肌肉。合金等材料制成的人工肌肉。其中應(yīng)用最為廣泛的是氣動人工肌肉。廣泛的是氣動人工肌肉。

氣動人工肌肉的概念在20世紀(jì)年代由俄國發(fā)明家氣動人工肌肉的概念在世紀(jì)30年代由俄國發(fā)明家世紀(jì)年代由俄國發(fā)明家SGarasiev提出。提出。 提出到了20世紀(jì)年代，美國醫(yī)生Joseph.L.Mckibben世紀(jì)50年代到了世紀(jì)年代，美國醫(yī)生發(fā)明了一種以其名字命名的氣動人工肌肉，發(fā)明了一 種以其名字命名的氣動人工肌肉，即Mckibben肌肉，并用其設(shè)計了能夠輔助殘疾手指運肌肉，肌肉動的氣動裝置。世紀(jì)年代后Mckibben肌肉就被世 紀(jì)60年代后動的氣動裝置。20世紀(jì)年代后肌肉就被電動機所取代。電動機所取代。20世紀(jì)年代，日本工程師在世紀(jì)80年代世紀(jì)年代，日本工程師在 Mckibben肌肉的設(shè)計肌肉的設(shè)計基礎(chǔ)上，又推出Rubbertuator，并用其制造出噴漆基礎(chǔ)上，又推出，用機器人手臂。用機器人手臂。這期間世 界上一些專家、這期間世界上一些專家、學(xué)者和廠家相繼研制和開發(fā)出各種類型的氣動人工肌肉，但到現(xiàn)在為止，出各種類型的氣動人工肌肉，但到現(xiàn)在為止，普遍 使用的仍是日本Bridgestone公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的Rubbertuator用的仍是日本公司生產(chǎn)的和德國某公司生產(chǎn)的氣動肌腱 (fluidicmuscle)。和德國某公司生產(chǎn)的氣動肌腱。

總結(jié)

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