新型双向磁流变执行器:配置、优化设计与实验验证
1. 引言
触觉设备近年来受到了众多研究人员的关注,其应用广泛,涵盖医疗、航空航天、军事和虚拟现实设备等多个工程领域。与此同时,智能材料及其应用的研究也日益受到重视。磁流变液(MRF)作为一种智能材料,其流变特性取决于激励磁通量,具有响应速度快、可控性高和功耗低等优点,因此在阻尼器、制动器和离合器等工程领域有着广泛的应用。
双向磁流变执行器(BMRA)是MRF的一个有趣应用。最初由P B Nguyen提出的BMRA,其输出扭矩可根据激励方案在正负之间变化,但该配置在需要更高扭矩时存在磁通量瓶颈问题。随后,Q H Nguyen等人提出了一种新的BMRA配置,将线圈放置在外壳两侧,解决了磁通量瓶颈问题,但质量负担仍然是一个有待解决的问题。
本文的主要贡献在于开发一种用于触觉系统的新型BMRA配置,该配置消除了P B Nguyen配置中的磁通量瓶颈问题,并且比Q H Nguyen提出的BMRA质量更轻。采用平衡复合运动优化算法(BCMO)对该配置进行优化,以实现双向诱导扭矩大于5 Nm的目标。然后制造原型并进行测试,以评估其性能。
2. 配置
- 结构组成 :该BMRA的配置中,外壳与轴2相连,盘1与轴1相连,两个输入轴以相同的角速度反向旋转。线圈位于与输出轴相连的盘2的两侧。由于结构不对称,激活每个线圈时两侧的磁通量分布不同。外壳由非磁性和磁性部分组成。
- 工作原理 :当线圈1被激励时,盘1和盘2之间的MRF瞬间变成类似固体的状态,从而产生可控扭矩,使输出轴沿轴1的方向旋转。当线圈2被触
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2015

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