形状记忆合金驱动控制系统的设计开题报告

1. 研究目的与意义

背景：传统机器人一般由刚性结构组成，灵活性不够，不能适应复杂环境，在灾害救援中的应用受到很大限制，救援效果不够理想，例如灾害现场很少有平整地形，传统机器人难以工作；再如倒塌环境中会有很多狭小空间，传统刚性机器人无法进入施救。在这种情况下，受到自然界软体生物的启发，研究者们将目光投向了能够改变自身形状的软体机器人。这类机器人一般由柔性材料制成，具有无限自由度和连续变形的能力，能在大范围内改变自身形状和尺寸，因而对复杂环境具有极强的适应性。由于软体机器人在这方面的独特优势，使其在灾害救援方面具有广阔的应用前景。

目的：本次毕设以形状记忆合金弹簧驱动环形软体机器人为研究对象，针对形状记忆合金特性，形状记忆合金弹簧驱动器的变形机理、环形软体机器人的变形运动原理、环形软体机器人运动的动力学分析、环形软体机器人基于弯曲传感器信息的闭环运动控制等方面展开一系列研究工作。

意义: 软体机器人从起点到达目标点时身体可以任意的变形，能够实现近乎无限种运动路径。而构成软体机器人的柔性材料在外加载荷情况下被动变形，这使得软体机器人对复杂环境具有很好的适应性，既可以主动变形避开障碍物，又可以被动改变现状与障碍物相容。主动与被动变形相结合，使得软体机器人可以在传统机器人无法工作的狭小空间灵活运行。对于闭环软体机器人而言，其配合形状记忆合金弹簧可以完美适应地形，可以一步一步的越过障碍物和不明物体。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容和要求：

1.sma的研究背景，研究现状及国内外做的形状记忆合金的的控制系统的调研。

2.sma的定义及控制特性。

3. 研究的方法与步骤

研究步骤：第一步，选题； 第二步，阅读任务书收集资料，并完成开题报告；第三步，阅读文献，进行驱动控制系统设计；第四步，撰写成文；第五步，论文修改与定稿。

研究方法：

1）认真详细的阅读任务书，深刻了解主要的内容和要求。

4. 参考文献

[1]e.kayacan, z. y. bayraktaroglu和w. saeys, 《modeling and control of a spherical rolling robot: adecoupled dynamics approach》, robotica, 卷 30, 期 04, 页 671–680, 7月 2012, doi: 10.1017/s0263574711000956.

[2] t.otani, t. urakubo, s. maekawa, h. tamaki和y. tada, 《position and attitude control of a spherical rolling robotequipped with a gyro》, 收入 9th ieee international workshop on advanced motion control,2006., istanbul, turkey, 2006, 页 416–421, doi: 10.1109/amc.2006.1631695.

[3] y.du, m. xu, e. dong, q. yan, s. zhang和j. yang, 《preliminary research of a novel soft robot with threelocomotion modes》, 收入 2011 ieee international conference on mechatronics andautomation, beijing, china, 2011, 页 160–165, doi: 10.1109/icma.2011.5985649.

5. 计划与进度安排

2) 2022-2-11～2022-3-17 撰写开题报告，对系统所需硬件等进行选型；用三维造型软件进行产品零件的立体造型设计；

3) 2022-3-18～2022-4-10 查阅相关资料，进行系统的设计；

4) 2022-4-11～2022-4-30 查阅相关资料，进行控制系统的设计；