CN102748260B - 一种回转关节的形状记忆合金驱动装置及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人回转关节驱动领域，为一种回转关节的形状记忆合金驱动装置和设计方法，包括传动机构和驱动器，传动机构包括末端执行件、曲柄、连杆和滑块，曲柄的一端通过旋转关节连接在末端执行件上，另一端通过旋转关节连接有一连杆，连杆的另一端活动连接有一滑块；驱动器包括导轨和弹性体；传动机构的滑块活动安装在驱动器的导轨上，可在导轨中自由滑动，导轨的两端分别固定连接有材料为形状记忆合金的第一弹簧和第二弹簧；第一弹簧和第二弹簧之间固定连接传动机构的滑块；第一弹簧和第二弹簧分别通过导线连接着反馈控制回路，反馈控制回路控制第一弹簧与第二弹簧的通断电状态，本发明对安装空间的适应性强，与安装空间的匹配可调。

Description

一种回转关节的形状记忆合金驱动装置及其设计方法

技术领域

本发明涉及机器人回转关节驱动领域，具体的说是一种回转关节的形状记忆合金驱动装置及其设计方法。

背景技术

驱动技术是移动机器人的一项关键技术，是机器人移动特性和运动能力的一项重要影响因素。作为机器人运动实现的一种主要关节运动形式，回转关节在移动机器人的特定运动方式中扮演者十分重要的角色。随着现代驱动技术的发展，近年来，一种有别于传统电磁驱动技术的非电磁式驱动方式受到诸多研究人员的重视，并在一些微小型移动机器人特定的运动形式中得到了试用，其中形状记忆合金驱动技术既是其中的一种。形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的功能材料，形状记忆合金驱动器集传感、驱动和执行机构于一体，具有结构简单、控制方便、能耗低等优点，已经在机械、电子、化工、宇航、能源、医疗和机器人等领域得到广泛的应用。形状记忆合金驱动器其本质为利用形状记忆合金在形状记忆效应中输出的位移和力来对外界做功的机构，一般由形状记忆合金驱动元件和执行机构两部分组成。形状记忆合金驱动元件由形状记忆合金材料制成，常见的形式多为螺旋状、丝状、管状和片状，可根据不同需要选用不同形式和规格的材料。形状记忆合金驱动器从位移形式划分主要分为直线位移型和角位移型，其中回转关节的运动形式为角位移型，可通过设计形状记忆合金驱动器直接实现，也可利用传动机构将直线位移型转变为角位移型的方式间接实现。然而，现有的驱动装置存在空间适应性差，结构复杂，控制繁琐，在特定条件下不能满足应用等缺点，限制了驱动装置的应用空间和使用范围。

发明内容

针对现有技术中存在上述不足之处，回转角度在一定范围内且具有节律运动特点的机器人回转关节，本发明提供一种回转角度在一定范围内且具有节律运动特点的机器人回转关节的形状记忆合金驱动装置及其设计方法，该方法指导下的驱动装置具有结构灵活，控制简单，且对安装空间具有很好的适应性，即可通过调整自身结构实现与安装空间的匹配。

通过如下的技术方案来实现本发明的目的：

一种回转关节的形状记忆合金驱动装置，包括传动机构和驱动器，传动机构包括末端执行件、曲柄、连杆和滑块，曲柄的一端通过旋转关节连接在末端执行件上，另一端通过旋转关节连接有一连杆，连杆的另一端活动连接有一滑块；

驱动器包括导轨和弹性体；传动机构的滑块活动安装在驱动器的导轨上，可在导轨中自由滑动，导轨的两端分别固定连接有材料为形状记忆合金的第一弹簧和第二弹簧；第一弹簧和第二弹簧之间固定连接传动机构的滑块；

第一弹簧和第二弹簧分别通过导线连接着反馈控制回路，反馈控制回路控制第一弹簧与第二弹簧的通断电状态。

第一弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_1H与第二弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_2L满足关系式：

K_1H≥K_2L+5.29

第二弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_2H与第一弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_1L需满足关系式

K_2H≥K_1L+1.04

第一弹性体的压缩变形能力为第二弹性体的1.5～1.8倍；第二弹性体的伸长变形能力为第一弹性体的1.5～1.8倍。

所述反馈控制回路包括RS触发器，RS触发器的两输入端分别连接有第一行程开关K_S1与第二行程开关K_S2，通过第一行程开关K_S1与第二行程开关K_S2的开/关，控制RS触发器的输出信号，RS触发器的输出端控制第二继电器II的开/关达到控制第二弹簧的通断电状态；RS触发器的Q输出端控制第一继电器I开/关达到控制第一弹簧的通断电状态，第一行程开关K_S1与第二行程开关K_S2固定于驱动装置上，末端执行件的回转角度不超出设定值。

传动机构和驱动器的结构参数满足下列各式：

$\begin{array}{c}{F}_x=F_B+F_N\mathrm{\μ}\\ =\frac{M}{R\sin (\mathrm{\α}+\arcsin \frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L})}(\sqrt{1-{\left(\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}\right)}^2}+\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}+\mathrm{\μ})\end{array}---\left(4\right)$

$F_Q=\frac{\mathrm{\π\τ}{d}^3}{8k{D}_0}---\left(5\right)$

上式中，S为滑块在导轨中的行程，分别为滑块在导轨上的两个极限位置，R为曲柄的长度，α为初始时刻曲柄与X轴的夹角，为曲柄摆动的最大角度值，L为连杆的长度，e为偏心距，μ为滑块与导轨之间的动摩擦系数；F_x为形状记忆合金驱动装置所产生驱动力在X轴方向的合力，F_B为第一弹性体和第二弹性体对滑块的合力，F_N为滑块受到的摩擦力，M代表驱动器需克服的回转关节摩擦力矩；F_Q为驱动装置所产生的驱动力，k为加权系数，根据工作环境的温度取值，τ为弹簧的弹性模量，D₀为形状记忆合金弹簧的中径；，d为形状记忆合金弹簧的丝径。

一种回转关节的形状记忆合金驱动装置的设计方法，具体过程如下：

(1)根据驱动器及传动机构的几何关系，建立滑块行程S与各结构参数之间的关系式如下：

(2)根据驱动回转关节运动所需克服的摩擦力矩对驱动器驱动力的要求，建立驱动力的数学模型，满足如下的公式：

$\begin{array}{c}{F}_x=F_B+F_N\mathrm{\μ}\\ =\frac{M}{R\sin (\mathrm{\α}+\arcsin \frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L})}(\sqrt{1-{\left(\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}\right)}^2}+\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}+\mathrm{\μ})\end{array}---\left(4\right)$

(3)根据现场实验数据统计，确定驱动力与弹簧本身的参数之间的对应关系：

(4)根据步骤(1)～(3)以及已知的曲柄摆动的最大角度值滑块与导轨之间的动摩擦系数μ，驱动器需克服的回转关节摩擦力矩M，采用序列二次规划算法和混合整型优化法确定驱动装置的结构参数；

其中S为滑块在导轨中的行程，分别为滑块在导轨上的两个极限位置，R为曲柄的长度，α为初始时刻曲柄与X轴的夹角，为曲柄摆动的最大角度值，L为连杆的长度，e为偏心距，μ为滑块与导轨之间的动摩擦系数；F_x为形状记忆合金驱动装置所产生驱动力在X轴方向的合力，F_B为第一弹性体和第二弹性体对滑块的合力，F_N为滑块受到的摩擦力，M代表驱动器需克服的回转关节摩擦力矩；F_Q为驱动装置所产生的驱动力，k为加权系数，根据工作环境的温度取值，τ为弹簧的弹性模量，D₀为形状记忆合金弹簧的中径；，d为形状记忆合金弹簧的丝径。

通过仿真模拟实验确定第一弹性体的压缩变形能力以及伸长变形能力与第二弹性体的压缩变形能力以及伸长变形能力之间的关系。

第一弹性体的压缩变形能力为第二弹性体的1.5～1.8倍；第二弹性体的伸长变形能力为第一弹性体的1.5～1.8倍。

还包括通过仿真模拟实验确定第一弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_1H与第二弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_2L的关系式以及第二弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_2H与第一弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_1L的关系式。

第一弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_1H与第二弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_2L的关系式为K_1H≥K₂L+5.29；第二弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_2H与第一弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_1L的关系式为K_2H≥K_1L+1.04。

形状记忆合金材料作为驱动器的原理为：

形状记忆合金驱动器的动作是在一定温度范围内形状记忆合金的冷热循环过程。形状记忆合金驱动器采用弹簧作为弹性体的形式，通过电加热和自然冷却方式改变形状记忆合金弹簧的温度。根据热力学第一定律，形状记忆合金弹簧在电加热时，电流、温度和加热时间的关系式为：

$\frac{I^2{\mathrm{\ρ}}_e}{{(\mathrm{\π}{d}^2/4)}^2}=c_p\left(\mathrm{\θ}\right)\mathrm{\ρ}\frac{\mathrm{d\θ}}{\mathrm{dt}}+\frac{4h(\mathrm{\θ},d)(\mathrm{\θ}-{\mathrm{\θ}}_n)}{d}$

冷却时满足的关系式如下：

$c_p\left(\mathrm{\θ}\right)o\frac{\mathrm{d\θ}}{\mathrm{dt}}=\frac{4h(\mathrm{\θ},d)({\mathrm{\θ}}_0-\mathrm{\θ})}{d}---\left(2\right)$

式中，I为通电电流，ρ_e为形状记忆合金的电阻率，c_p(θ)为形状记忆合金的比热容，ρ为形状记忆合金的密度，t为加热时间，h(θ，d)为对流换热系数，θ为形状记忆合金弹簧的温度，θ₀为环境温度，d为形状记忆合金弹簧的丝径。由式(1)(2)可见，通过控制形状记忆合金弹簧德通电电流可实现对形状记忆合金弹簧温度的变化的控制，达到控制形状记忆合金驱动器动作的目的。

本发明具有如下的优点及有益效果：

(1)本发明驱动装置采用基于位置检测的反馈控制回路，使得本发明驱动装置结构灵活、控制简单；

(2)本发明驱动装置设计的第一弹性件以及第二弹性件的性质参数满足的条件，使得本发明驱动装置具有高的驱动效率；

(3)本发明的设计方法，使驱动装置可根据不同的安装空间所要求的需求不同，设计出适用于不同条件下的驱动装置，满足不同环境的需求，即对安装空间具有很好的适应性，可通过调整自身结构实现与安装空间的匹配。

附图说明

图1为本发明的结构原理图；

图2为形状记忆合金驱动器行程示意图；

图3为形状记忆合金驱动器受力分析图；

图4为形状记忆合金第一弹簧和第二弹簧的通断电时序示意图；

图5为本发明的基于位置检测的反馈控制回路系统电路图；

图6为实施例中滑块位移随曲柄摆角的变化曲线；

图7为实施例中滑块上的水平合力随曲柄摆角的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的驱动装置以及驱动装置的设计方法作出详细地说明：

如图1所示，本发明一种回转关节的形状记忆合金驱动装置，包括传动机构和驱动器，传动机构包括末端执行件1、曲柄2、连杆3和滑块4，所述曲柄2的一端通过旋转关节连接在末端执行件1上，另一端通过旋转关节连接有一连杆3，连杆3的另一端活动连接有一滑块4，本实施例中连杆3的另一端通过铰链连接有一滑块4。

驱动器包括导轨5和弹簧；传动机构的滑块4活动安装在驱动器的导轨5上，可在导轨5中自由滑动，导轨5的两端分别固定连接有材料为形状记忆合金的第一弹簧6和第二弹簧7；第一弹簧6和第二弹簧7的另一端分别固定在滑块4的两端；

所述第一弹簧和第二弹簧的两端分别连接在反馈控制回路中，用于控制第一弹簧与第二弹簧的通断电。

如图5所示，反馈控制回路包括RS触发器，RS触发器的两输入端分别连接有第一行程开关K_S1与第二行程开关K_S2，第一行程开关K_S1固定在图2所示的滑块4左极限位置B₁处，第二行程开关K_S2固定在图2所示的滑块4右极限位置B₂处，构成两路可通过行程开关检测回转关节位置的控制回路。RS触发器的两输出端分别连接有第一继电器I与第二继电器II，第一继电器I电磁控制第一弹簧SMA₁，第二继电器II电磁控制第二弹簧SMA₂。本发明的驱动方法中，行程开关的位置可根据安装空间灵活固定于装置的不同位置，而发挥同样的作用。其作用是限制末端执行件的回转角度不超出设定值。安装位置可选择固定在末端执行件1回转角度的正20度和负20度两个极限位置处，或固定在图2所示的曲柄2的曲柄2的回转上限位置A₁、下限回转角位移A₂处，或固定在图2所示的滑块4的左极限位置B₁、右极限位置B₂处等。

第一弹簧SMA₁和第二弹簧SMA₂的两端分别通过导线引入反馈控制回路中，行程开关控制输入信号至RS触发器，触发相应的电信号，控制继电器的闭合达到控制第一弹性体与第二弹性体的通断电状态。

本发明回转关节的形状记忆合金驱动装置的设计方法如下：

(1)根据驱动器及传动机构的几何关系，如图2所示，α指的是初始时刻曲柄与X轴的夹角；A1指的是曲柄2的回转上限位置，对应于末端执行件1的上限回转角位移；A2指的是曲柄2的回转下限位置，对应于末端执行件1的下限回转角位移；A0指的是曲柄2的平衡位置，对应于末端执行件1的中间平衡位置；O指的是末端执行件的回转轴的轴心；Bo为末端执行件1在中间平衡位置时对应的滑块4在导轨5上的中间平衡位置；B₁为滑块4左极限位置，对应于末端执行件1的上限回转角位移；B₂为滑块4右极限位置，对应于末端执行件1的下限回转角位移；建立滑块行程S与各结构参数之间的关系式如下：

(2)根据驱动回转关节运动所需克服的摩擦力矩对驱动器驱动力的要求，如图3所示的受力分析图，F是为克服摩擦力矩M而需作用在连杆3上的力；F₀为力F在曲柄回转圆周的切向分力；F_A为力F在曲柄回转圆周的法向分力，F_B为第一弹性体和第二弹性体对滑块的合力，F_N为滑块受到的摩擦力。

建立驱动力的数学模型，满足如下的公式：

$\begin{array}{c}{F}_x=F_B+F_N\mathrm{\μ}\\ =\frac{M}{R\sin (\mathrm{\α}+\arcsin \frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L})}(\sqrt{1-{\left(\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}\right)}^2}+\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}+\mathrm{\μ})\end{array}---\left(4\right)$

(3)根据现场实验数据统计，确定驱动力与弹性体本身的参数之间的对应关系：

$F_Q=\frac{\mathrm{\π\τ}{d}^3}{8k{D}_0}---\left(5\right)$

公式(3)～(5)中的符号代表：S为滑块在导轨中的行程，分别为滑块在导轨上的左右极限位置，R为曲柄的长度，α为初始时刻曲柄与X轴的夹角，为曲柄摆动的最大角度值，L为连杆的长度，e为偏心距，μ为滑块与导轨之间的动摩擦系数；F_x为驱动装置所产生驱动力在X轴方向的合力，F_B为第一弹性体和第二弹性体对滑块的合力，F_N为滑块的摩擦力，M代表驱动器需克服的回转关节摩擦力矩；F_Q为驱动装置所产生的驱动力，k为加权系数，通常取k＝1.2；τ为弹簧的弹性模量，D₀为形状记忆合金弹簧的中径；，d为形状记忆合金弹簧的丝径。

(4)根据步骤(1)～(3)结合空间环境对驱动装置的要求，曲柄摆动所需的最大角度值滑块与导轨之间的动摩擦系数μ，驱动器需克服的回转关节摩擦力矩M，采用序列二次规划算法和混合整型优化法确定驱动装置的优化结构参数，需要确定的结构参数包括：曲柄的长度R，初始时刻曲柄与X轴的夹角α，连杆的长度L，偏心距e，形状记忆合金弹簧的中径D₀，形状记忆合金弹簧的丝径d。

以小型水下机器人回转型推进装置为例确定驱动装置对弹簧性质参数的要求，滑块与导轨采用聚甲醛材料，根据材料特性取μ＝0.3。

已知曲柄摆动的最大角度值为20°，滑块与导轨之间的动摩擦系数μ＝0.3，驱动器需克服的回转关节摩擦力矩M约为0.05Nm，根据步骤(1)～(4)采用序列二次规划算法和混合整型优化法确定优化的设计参数，结果如下：

R＝24.5mm，α＝20°，L＝100mm，e＝30mm。

同时得到滑块的行程和作用在滑块上的初始驱动力的优化目标值：

S＝12.24mm，F_X＝12.52N。

在ADAMS虚拟仿真环境下对虚拟样机的运动进行仿真实验。当水下机器人的末端执行件在期望摆角为±20°(实验中数值以0°～40°表示，即20°为平衡位置)范围内运动时，仿真结果如图6和图7所示。

根据如图6所示的曲柄摆角与滑块位移的仿真曲线确定滑块的行程为12.19mm，与优化设计的理论值基本一致。其中曲柄在20°～40°范围内摆动时，滑块的行程为7.66mm，在0°～20°范围内摆动时，滑块的行程为4.53mm。由此确定形状记忆合金弹性体的变形能力的满足以下条件时，为最优的配置：

(1)第一弹性体具有比第二弹性体更强的伸长变形的能力。即第二弹性体通电加热后的最大伸长量需达到7.66mm，第一弹性体通电加热后的最大伸长量为4.53mm，第二弹性体的伸长变形能力约为第一弹性体的1.7倍；

(2)第一弹性体具有第二弹性体更大的压缩变形的能力。即第一弹性体的最大压缩量需达到7.66mm，第二弹性体的最大压缩量为4.53mm，确定第一弹性体的压缩变形能力约为第二弹性体的1.7倍。

通过分析如图7所示的仿真曲线曲柄摆角与滑块驱动力之间的关系图确定形状记忆合金第一弹簧与第二弹簧驱动力之间的关系，在水下机器人的末端执行件摆角为0°，即滑块位于平衡位置B₀点时，作用在滑块上的驱动力水平合力为11.48N，与通过步骤(1)～(4)得到的结构参数值吻合较好。作用在滑块上的水平合力随曲柄摆角的变化而变化：曲柄的摆角在0°向40°变化时，滑块驱动舵板运动所需的水平合力F_X的值随之减小；反之，曲柄的摆角在40°向0°变化时，滑块驱动末端执行件运动所需的水平合力F_X的值随之增大。即滑块位于导轨最左侧B₁处时，如图2所示，滑块所需的水平合力最小，为F_Xmin＝7.98N；位于导轨最右侧B₂处时，滑块所需的水平合力最大，为F_Xmax＝23.98N。

由此确定第一弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_1H与第二弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_2L需满足下述的关系式(6)；同时第二弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_2H与第一弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_1L需满足关系式(7)。

K_1H≥K_2L+5.29                            (6)

K_2H≥K_1L+1.04                            (7)

本发明回转关节的形状记忆合金驱动装置的具体驱动工作过程如下所述：

如图5所示，首先手动闭合第一手动开关K1和第二手动开关K2，同时手动触发第一行程开关K_S1,此时RS触发器在逻辑关系如图4所示触发第二继电器II即(T/2，T)周期，为高电平，使得继电器II开关闭合，向第二弹簧供电，于是第二弹簧处于通电状态，随着第二弹簧温度的升高，其本身发生形变而伸长，从而推动滑块压缩第一弹簧并向左移动，在传动机构的传动下，末端执行件即舵板发生逆时针回转运动；当达到期望摆角后即触发第二行程开关K_S2，RS触发器使第一继电器I开关闭合，同时第二继电器II开关打开，于是第一弹簧I处于通电状态，第二弹簧II处于断电状态，第一弹簧I温度升高产生形变伸长，而第二弹簧II冷却后温度降低使其弹性系数迅速减小，从而使得滑块产生向右的移动，带动末端执行件即舵板产生顺时针回转运动；当回转至另一端的期望角度后即触发第一行程开关K_S1，继而重复上一周期的往复回转运动直至外界干涉下停止动作。RS触发器触发触发继电器的逻辑关系式为：

Claims (5)

1.一种回转关节的形状记忆合金驱动装置的设计方法，其特征在于具体过程如下：

(1)根据驱动器及传动机构的几何关系，建立滑块行程S与各结构参数之间的关系式如下：

(2)根据驱动回转关节运动所需克服的摩擦力矩对驱动器驱动力的要求，建立驱动力的数学模型，满足如下的公式：

$\begin{array}{c}{F}_x=F_B+F_N\mathrm{\μ}\\ =\frac{M}{R\sin (\mathrm{\α}+\arcsin \frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L})}(\sqrt{1-{\left(\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}\right)}^2}+\frac{R\sin \mathrm{\α}+e}{L}\mathrm{\μ})\end{array}---\left(4\right)$

(3)根据现场实验数据统计，确定驱动力与弹簧本身的参数之间的对应关系： $F_Q=\frac{\mathrm{\π\τ}{d}^3}{8k{D}_0}---\left(5\right)$

(4)根据步骤(1)～(3)以及已知的曲柄摆动的最大角度值滑块与导轨之间的动摩擦系数μ，驱动器需克服的回转关节摩擦力矩M，采用序列二次规划算法和混合整型优化法确定驱动装置的结构参数；

其中S为滑块在导轨中的行程，分别为滑块在导轨上的两个极限位置，R为曲柄的长度，α为初始时刻曲柄与X轴的夹角，为曲柄摆动的最大角度值，L为连杆的长度，e为偏心距，μ为滑块与导轨之间的动摩擦系数；F_x为形状记忆合金驱动装置所产生驱动力在X轴方向的合力，F_B为第一弹性体和第二弹性体对滑块的合力，F_N为滑块受到的摩擦力，M代表驱动器需克服的回转关节摩擦力矩；F_Q为驱动装置所产生的驱动力，k为加权系数，根据工作环境的温度取值，τ为弹簧的弹性模量，D₀为形状记忆合金弹簧的中径，d为形状记忆合金弹簧的丝径；

所述回转关节的形状记忆合金驱动装置，包括传动机构和驱动器，传动机构包括末端执行件、曲柄、连杆和滑块，曲柄的一端通过旋转关节连接在末端执行件上，另一端通过旋转关节连接有一连杆，连杆的另一端活动连接有一滑块；

驱动器包括导轨和弹性体；传动机构的滑块活动安装在驱动器的导轨上，可在导轨中自由滑动，导轨的两端分别固定连接有材料为形状记忆合金的第一弹性体和第二弹性体；第一弹性体和第二弹性体之间固定连接传动机构的滑块；

第一弹性体和第二弹性体分别通过导线连接着反馈控制回路，反馈控制回路控制第一弹性体与第二弹性体的通断电状态。

2.按权利要求1所述回转关节的形状记忆合金驱动装置的设计方法，其特征在于：还包括通过仿真模拟实验确定第一弹性体的压缩变形能力以及伸长变形能力与第二弹性体的压缩变形能力以及伸长变形能力之间的关系。

3.按权利要求2所述回转关节的形状记忆合金驱动装置的设计方法，其特征在于：第一弹性体的压缩变形能力为第二弹性体的1.5～1.8倍；第二弹性体的伸长变形能力为第一弹性体的1.5～1.8倍。

4.按权利要求1所述回转关节的形状记忆合金驱动装置的设计方法，其特征在于，还包括通过仿真模拟实验确定第一弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_1H与第二弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_2L的关系式以及第二弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_2H与第一弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_1L的关系式。

5.按权利要求4所述回转关节的形状记忆合金驱动装置的设计方法，其特征在于：第一弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_1H与第二弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_2L的关系式为K_1H≥K_2L+5.29；第二弹性体在高温奥氏体状态下的弹性系数K_2H与第一弹性体在低温马氏体下的弹性系数K_1L的关系式为K_2H≥K_1L+1.04。