目录
第1章 绪论
1.1 智能机器人驱动及控制技术概述 1
1.2 智能机器人先进驱动及控制技术分类 1
1.3 智能机器人先进驱动技术的概念及特点 2
1.3.1 先进驱动技术的概念 2
1.3.2 先进驱动技术的特点 3
1.4 智能机器人先进驱动技术发展现状 3
1.4.1 压电驱动 3
1.4.2 音圈电机驱动 4
1.4.3 形状记忆合金驱动 5
1.4.4 介电弹性体驱动 5
1.4.5 磁致伸缩驱动 6
1.4.6 静电驱动 6
1.4.7 电热驱动 7
1.4.8 新兴驱动技术 7
1.4.9 智能机器人先进驱动技术发展方向概述 10
1.5 智能机器人先进驱动技术典型应用 10
第2章 压电驱动及控制技术
2.1 压电效应及压电驱动的基本原理 18
2.1.1 压电效应 18
2.1.2 压电材料基本特性与参数 19
2.1.3 压电驱动的基本原理 27
2.2 压电驱动器的分类及特点 28
2.2.1 压电驱动器的分类 28
2.2.2 压电驱动器的特点 38
2.3 压电驱动器的迟滞与蠕变特性 39
2.3.1 压电驱动器的迟滞特性 40
2.3.2 压电驱动器的蠕变特性 42
2.4 典型压电驱动器的运动控制技术 43
2.4.1 压电驱动器运动控制策略 44
2.4.2 压电驱动器多轴交叉耦合控制 46
2.4.3 二维压电平台迟滞动力学建模 46
2.4.4 二维压电平台运动控制 55
2.5 压电驱动在智能机器人中的应用实例 58
2.5.1 机器人在微纳装配中的应用 61
2.5.2 机器人在微电子器件封测中的应用 61
2.5.3 机器人在微结构加工中的应用 63
2.5.4 机器人在多细胞批量操作中的应用 64
思考题 65
3.3 音圈电机的迟滞特性与端部效应 71
3.4 典型音圈电机的运动控制技术 73
3.4.1 音圈电机控制系统组成 73
3.4.2 音圈电机控制方法 73
3.4.3 音圈电机点位/调速控制实例 75
3.5 音圈电机在智能机器人的应用实例 78
3.5.1 微纳移动机器人 78
3.5.2 小型跳跃机器人 79
3.5.3 眼内手术辅助机器人 80
思考题 81
第4章 形状记忆合金驱动及控制技术 82
4.1 形状记忆效应 82
4.2 形状记忆合金驱动器的分类及特点 84
4.2.1 形状记忆合金驱动器的分类 84
4.2.2 形状记忆合金驱动器的特点 87
4.3 形状记忆合金的滞回特性 88
4.3.1 Preisach模型 88
4.3.2 Krasnosel'skii-Pokrovskii模型 89
4.3.3 P-I模型 91
4.4 典型形状记忆合金驱动器的运动控制技术 92
4.4.1 形状记忆合金驱动器系统模型 92
4.4.2 形状记忆合金驱动器控制系统组成 99
4.4.3 形状记忆合金驱动器控制方法 99
4.4.4 形状记忆合金驱动器点位/调速控制系统实例 104
4.5 形状记忆合金驱动在智能机器人的应用实例 106
思考题 110
第5章 介电弹性体驱动及控制技术 111
5.1 电致伸缩效应及介电弹性体驱动的工作原理 111
5.1.1 电致伸缩效应 111
5.1.2 介电弹性体驱动的工作原理 113
5.2 介电弹性体驱动器的分类及特点 114
5.2.1 介电弹性体驱动器的分类 114
5.2.2 介电弹性体驱动器的特点 116
5.3 介电弹性体驱动的滞回特性 117
5.4 典型介电弹性体驱动器的运动控制技术 118
5.4.1 介电弹性体驱动器控制系统组成 118
5.4.2 介电弹性体驱动器控制方法 118
5.4.3 介电弹性体驱动器点位控制系统实例 121
5.5 介电弹性体驱动在智能机器人的应用实例 121
思考题 123
第6章 磁致伸缩驱动及控制技术 124
6.1 磁致伸缩效应及磁致伸缩材料 124
6.1.1 磁致伸缩效应 124
6.1.2 磁致伸缩机理 125
6.1.3 磁致伸缩材料 126
6.2 磁致伸缩驱动器的分类及特点 127
6.2.1 直动型磁致伸缩驱动器 128
6.2.2 步进型磁致伸缩驱动器 129
6.2.3 满腹型磁致伸缩驱动器 131
6.2.4 磁致伸缩驱动器的特点 132
6.3 磁致伸缩驱动的磁滞特性 132
6.3.1 磁致伸缩材料的磁滞现象 133
6.3.2 磁致伸缩材料的磁滞回线 134
6.4 典型磁致伸缩驱动器的运动控制技术 136
6.4.1 磁致伸缩驱动器控制系统组成 136
6.4.2 磁致伸缩驱动器控制电源电路 137
6.4.3 磁致伸缩驱动器控制方法 138
6.5 磁致伸缩驱动在智能机器人中的应用实例 139
思考题 141
第7章 静电驱动及控制技术 142
7.1 静电效应及静电驱动的工作原理 142
7.1.1 静电与静电效应 142
7.1.2 静电驱动的工作原理 143
7.2 静电驱动器的分类及特点 144
7.2.1 静电感应型驱动器 144
7.2.2 电容可变型驱动器 146
7.3 静电驱动的拉入失稳现象 150
7.3.1 静态拉入失稳模型 150
7.3.2 动态拉入失稳模型 151
7.4 典型静电驱动器的运动控制技术 152
7.4.1 静电驱动器控制系统组成 152
7.4.2 静电驱动器控制方法 152
7.4.3 静电驱动器位置控制实例 154
7.5 静电驱动在智能机器人中的应用实例 155
7.5.1 薄膜型微机机器人 155
7.5.2 静电驱动机械手 157
思考题 158
第8章 电热驱动及控制技术 159
8.1 热膨胀机制及电热驱动的工作原理 159
8.1.1 热膨胀机制 159
8.1.2 电热驱动的工作原理 160
8.2 电热驱动器的分类及特点 162
8.2.1 电热驱动器的分类 162
8.2.2 电热驱动器的特点 165
8.3 电热驱动的温度-变形特性 166
8.4 典型电热驱动器的运动控制技术 168
8.5 电热驱动在智能机器人中的应用实例 170
8.5.1 电热微夹持器 170
8.5.2 电热微镜 172
思考题 173
第9章 新兴驱动技术概述 174
9.1 纤维卷绕型人工肌肉驱动技术 174
9.1.1 纤维卷绕型人工肌肉概述 174
9.1.2 纤维卷绕型人工肌肉的分类及特点 175
9.1.3 电热驱动纤维卷绕型人工肌肉几何结构及致动机理 176
9.1.4 纤维卷绕型人工肌肉的制作方法 177
9.1.5 纤维卷绕型人工肌肉在机器人的应用实例 179
9.2 振动直驱技术 181
9.2.1 振动直驱技术概述 181
9.2.2 振动直驱激励源分类及特点 181
9.2.3 振动直驱技术的基本原理 184
9.2.4 振动直驱机器人的应用实例 186
9.3 光热驱动技术 188
9.3.1 光热驱动技术概述 188
9.3.2 光热驱动技术的分类及特点 189
9.3.3 光热驱动技术的应用实例 194
9.4 水凝胶驱动技术 196
9.4.1 水凝胶驱动技术概述 196
9.4.2 水凝胶分类及特点 197
9.4.3 智能水凝胶驱动器响应方式分类及应用现状 197
9.5 超声悬浮驱动技术 201
9.5.1 超声悬浮驱动技术概述 201
9.5.2 超声悬浮驱动技术的分类及特点 201
9.5.3 超声悬浮驱动技术的基本原理 202
9.5.4 超声悬浮驱动技术的应用实例 205
9.6 化学驱动技术 207
9.6.1 化学驱动技术简介 207
9.6.2 化学驱动技术的分类及特点 208
9.6.3 化学驱动器的应用现状 210
思考题 211
参考文献 212