機器人機械結構和工作原理子機器人的 機械結構如所示，每節子機器人內有三根相同的 形狀記憶合金彈簧，它們以120間隔內置，合金兩端固定在端蓋上。儲氣罐不銹鋼儲罐，是以不銹鋼為原料制成的儲罐。和普通的滾塑儲罐相比，不銹鋼儲罐可以耐受更高的壓力，在很多高壓場合廣泛使用，同時不銹鋼儲罐有個很顯著的特點：罐體密封性能優異，徹底杜絕了空氣中有害物質和蚊蟲的侵入，確保罐內存放的液體不會受到外界污染，不會滋生紅蟲，因此不銹鋼儲罐大多用來儲運食品，藥品，并廣泛的用于釀酒業和乳業。中心為一彎曲剛度各向均勻分布的 軟芯，芯內包有光纖和控制（control)線。通電加熱SMA彈簧，SMA發生相變收縮，帶動上端蓋以及后續幾節，產生彎曲運動。由于SMA彈簧被硅膠限位，彎曲后也呈弧形?！ 喂澴訖C器人的 力學模型子機器人由相同結構的 多節組成，分析(Analyse)子機器人單節的 運動控制（control)就能獲得整個機器人的 運動模型。子機器人單節可以看作以軟芯為軸的 彎曲梁模型，三根合金在端部的 拉力提供了彎力矩。為了簡化問題，作以下假設：中心軸彎曲時長度保持不變，而且彎曲前與中心軸垂直的 橫截面在彎曲后仍垂直于中心軸；SMA彈簧彎曲后各部分應力分布均勻；由于SMA響應速度較慢，整體彎曲速度很慢，所以用靜力學分析代替動力學分析；由于機器人體積和重量很小，所以忽略后續各節和該節本身的 重力作用對彎曲梁的 影響?！ 「鶕陨霞僭O我們可以用示子機器人單節彎曲梁模型的 力學關系。子機器人單節彎曲模型子機器人節端面示意是單節的 彎曲模型，是子機器人的 節端面示意。其中，角和分別為該節在OXY平面上的 彎曲方向和在該方向上的 彎曲角度；Si（i=1，2，3）分別是三根合金與上端面的 連接點，它們位于直徑為dh，中心為O的 圓上；Fi（i=1，2，3）分別是在彎曲過程中三根形狀記憶合金的 拉力；OO為中心軸，因為三根合金作用于端面，梁為純彎曲，OO呈弧形，其圓心為P點。由可以看出，對于單根記憶合金彈簧N1S1，工作中相當于加一彈性系數不斷變化的 偏置彈簧。通常在控制機器人運動時，給定的 目標值都可以轉化為在某個彎曲方向上的 彎曲角度，下面我們先推導達到靜力平衡時彎曲參數與和彈簧拉力及其長度的 關系?！ 澢鷧蹬c和SMA彈簧力的 關系如所示，建立上端面坐標系O-XY，可知三根形狀記憶合金元件在坐標系中的 位置（a1，b1）、（a2，b2）、（a3，b3）分別為：a1=-14dh，a2=-14dh，a3=-14dh；b1=0，b2=34dh，b3=-34dh。（1）根據力學關系，彎曲方向可由合金彈簧對端蓋的 拉力Fi推出：tg==F1b1+F2b2+F3b3F1a1+F2a2+F3a3，=00=0，=0<0=，=0>0=2，=0<0=32.（2）三根合金在彎曲方向上產生的 彎曲合力矩M為：M=dnF1cos+F2cos（23-）+F3cos（23+）。（3）根據材料力學計算出達到靜力平衡時的 彎曲角度（angle)：=MLEkI. 折疊參數與和SMA彈簧的 長度的 關系示了和與三根SMA彈簧長度之間的 關系。如所示坐標系O-XY Z、N I、Si分彎曲參數和SMA長度的 關別是SMA彈簧下端面和上端面的 聯結點。不銹鋼儲罐有較強的耐腐性，它不受外界空氣及水中余氯腐蝕。每個球罐出廠前均經受超強的壓力測試和檢驗，在常壓下使用壽命可達100 年以上。由于SMA彈簧隨機器人彎曲而呈弧形，則其長度為NiSi弧長。如果彎曲目標參數和已知，可以計算出當該節達到目標靜力平衡時三根SMA元件的 長度li：P點的 坐標值（Px，Py，Pz）為：Px=（H/）cos，Py=（H/）sin，Pz=0.SMA弧的 弦長di為：di=（Nix-Six）2+（Niy-Siy）2+（Niz-Siz）2?！ 《绻螤钣洃浐辖?alloy)負載F確定，形狀記憶合金（SMA）的 溫度T和電阻r有對應的 關系。不銹鋼儲罐按用途分類：可分為釀酒類不銹鋼罐,食品類不銹鋼罐,制藥類不銹鋼罐,乳業類不銹鋼罐,化工類不銹鋼罐，石油類不銹鋼罐,建材類不銹鋼罐,電力類不銹鋼罐,冶金類不銹鋼罐。由下式示：T=（F，r）。先通過實驗取得形狀記憶合金在不同溫度下負載和長度的 對應數據以及不同負載下溫度和電阻之間的 對應數據，并存儲到SMA數據庫中。采用PWM法控制加熱SMA元件，調節占空比和加熱時間來控制加熱強度。由電阻反饋（fǎn kuì）獲知SMA元件狀態?！ 《喙潤C器人運動的 協調控制子機器人穿越管道時，由于靠近母機器人的 子節對端部子機器人運動影響很大，稍有差錯就容易碰壁。做手術時會給病人帶來不必要的 痛苦。所以對機器人整體運動軌跡和工作空間的 研究非常重要。為了減小工作空間，我們采取多節同時彎曲和前進運動方法。由于機器人工作空間是空間三維管道，為了更加形象逼真的 顯示控制效果，我們采用計算機仿真的 方法進行研究?！ 〗Y論采用形狀記憶合金作為驅動元件可以減小微型機器人的 體積，而且靈活方便。本文分析了SMA管道微型機器人系統(system)中子機器人的 力學模型，得出靜力平衡時折疊目標參數與SMA彈簧拉力和彎曲目標參數和SMA彈簧長度的 關系式，根據SMA元件特性得到了控制（control)子機器人單節彎曲運動到目標位置的 方法。
