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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:施博偉
研究生(外文):Po-Wei Shih
論文名稱:形狀記憶合金驅動微夾持器之應用
論文名稱(外文):Applications of SMA on driving micro-gripper
指導教授:張仁宗張仁宗引用關係
指導教授(外文):Ren-Jung Chang
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:機械工程學系碩博士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:76
中文關鍵詞:形狀記憶合金反遲滯模型微夾持器
外文關鍵詞:shape memory alloyInverse Preisach Modelmicro-gripper
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  「光機電系統控制研究室」近年來於微夾持系統上之研究,已開發出形狀記憶合金驅動之撓性微夾持器,本文在實驗室既有之微夾持系統上,改善原有夾持系統之缺點,並將微夾持器尺寸縮小到500µm之下;在致動器方面,以形狀記憶合金致動器為基礎,強化致動器結構;此外利用SMA遲滯環模型的建立,透過影像回授,來對形狀記憶合金致動器作控制,以達到夾持系統開口大小的控制。利用致動器與端效器功能獨立的原理,同時進行製造與測試,最後經由軟體的模擬來估測夾持系統之夾持力量。
 According to the researches of micro-gripping system in the “OME System Lab” in recent years, a polymer micro-gripper actuated by shape memory alloy has been developed. This thesis is based on their experiences and resources, and we improve shortcomings of original micro-gripper. Also, we reduce the maximum size of micro-gripper to under 500micrometer.

 Based on Shape Memory Alloy (S.M.A.) actuator, we strengthen the structure of the actuator. In addition, we describe hysteresis phenomenon of S.M.A. actuator by Preisach Model of numerical implementation. We control S.M.A. actuator to control the opening of micro-gripper through image feedback. According to axioms of functional independence, we can fabricate S.M.A. actuator and micro-gripper simultaneously. Finally, we estimate the grasping force of micro gripper by simulation.
中文摘要------------------------------------I
ABSTRACT-----------------------------------II
誌謝--------------------------------------III
表目錄------------------------------------VII
圖目錄-----------------------------------VIII
符號表-------------------------------------XI
第一章 緒論---------------------------------1
1-1 引言------------------------------------1
1-2 文獻回顧--------------------------------1
1-2-1 微夾持器系統介紹----------------------1
1-2-2 形狀記憶合金驅動之應用----------------3
1-2-3 形狀記憶合金驅動之操夾持器------------4
1-3 研究目標--------------------------------8
1-4 研究方法--------------------------------8
1-5 本文架構-------------------------------10
第二章 形狀記憶合金及遲滯模型特性分析------12
2-1 形狀記憶合金簡介-----------------------12
2-1-1 形狀記憶合金特性---------------------12
2-1-2 形狀記憶合金模型比較-----------------13
2-2 Preisach model-------------------------14
2-2-1 Preisach model原理-------------------14
2-2-2 Preisach 平面邊界--------------------15
2-3 Preisach model 性質--------------------18
2-3-1 wiping out property------------------18
2-3-2 congruent minor loop property--------20
第三章 形狀記憶合金致動器之實現與模擬------22
3-1 形狀記憶合金致動器之製造---------------22
3-1-1 微致動器之改良-----------------------22
3-1-2 圓弧型致動器之製造-------------------23
3-2 SMA驅動電路----------------------------24
3-3 SMA致動器影像量測----------------------26
3-3-1 影像量測原理-------------------------27
3-3-2 影像量測誤差分析---------------------30
3-4 SMA致動器識別與數值實現----------------32
3-4-1 識別(identification) ----------------32
3-4-2 數值實現-----------------------------35
3-5 Inverse Preisach Model 補償------------37
第四章 撓性微夾持器之建模與分析------------41
4-1 微夾持器之設計與製造-------------------41
4-1-1 微夾持器之改進-----------------------41
4-1-2 微夾持器製造-------------------------42
4-1-3 微夾持器與致動器之組裝---------------45
4-2 微夾持器之建模-------------------------46
4-2-1 撓性軸承分析-------------------------46
4-2-2 微夾持器之位移增益分析---------------48
4-2-3 微夾持器之力量-位移增益分析----------50
4-3 微夾持器有限元素分析-------------------51
4-3-1 位移增益分析-------------------------52
4-3-2 力量-位移增益分析--------------------53
4-3-3 夾持力量估測-------------------------54
4-4 微夾持器閉迴路控制---------------------55
第五章 系統整合與測試----------------------60
5-1 系統架構-------------------------------60
5-2 開口大小測試---------------------------62
5-3 夾持測試-------------------------------63
5-4 搬運測試-------------------------------67
第六章 結論與未來展望----------------------69
6-1 結論-----------------------------------69
6-2 未來展望-------------------------------70
參考文獻-----------------------------------71
附錄---------------------------------------74
自述---------------------------------------76
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