作为智能材料的一个重要分支,记忆合金由于其特有的材料特性而被广泛应用于各种特殊应用场景中。通常有关的记忆合金应用只是单纯单利用其记忆效应或者某一方面的力学特性,并未综合考虑能效、动作频率、反馈控制等问题,这也限制了记忆合金装置的大规模应用。热泵作为一种高效节能装置,其逆温差工作的特点可以较好地适配于记忆合金元件的驱动;同时,热泵响应迅速,通过对其冷热两端与记忆合金驱动元件进行强制换热,不但可以精简供能端的结构,还可以极大提高记忆合金元件的响应频率;此外,热泵可回收工作过程中的余热,在保证驱动端所需温差的同时可提高整体能效。本文基于这样的工程背景,将热泵应用于记忆合金元件的驱动,设计了一种基于热泵供能的,记忆合金驱动的机械手。该机械手兼顾装置紧凑性、响应频率、能量效率及驱动控制等多方面的特性,具有良好的综合性能。首先基于热泵的工作特点,设计相应的热泵换热系统。在此基础上,设计了记忆合金弹簧驱动件与终端执行机械手,并构建了相关的理论模型,实现了终端被驱动机械手的可控输出。论文的主要内容分为六章,具体如下:第一章,介绍了本论文的时代背景与研究现状。分析了记忆合金驱动件的受载特点和驱动方式,总结了当前记忆合金主要的应用场景和受限因素。并介绍了热泵的实现原理和工作特性,在此基础上开展了本论文的相关研究。第二章,构建了相关的理论模型,主要包括记忆合金材料力学模型、机械手运动模型以及热泵能效分析模型。一方面可为后续的实验装置设计提供理论指导,另一方面,可对后续的实验测试数据进行理论分析。第三章,设计了热泵驱动系统。采取制冷片作为热泵进行供能,同时采用了记忆合金弹簧的驱动形式。在此基础上,设计了相关的制冷片换热装置以及记忆合金对流换热装置,期间主要涉及到换热介质的输送、交替换热的控制、换热过程中的热损等以及记忆合金弹簧的设计制作等问题。第四章,设计并装配了多关节机械手。作为热泵驱动系统的终端执行机构,设计的机械手需要能够配合热泵驱动系统进行工作。具体的设计包括传动方式的选择、机械手关节的设计以及传感器的安装等方面。第五章,进行了该热泵驱动的记忆合金机械手的综合性能测试。主要包括记忆合金弹簧的力学性能测试、机械手的响应测试、热泵工作特性测试以及机械手最终的效能测试。通过相关测试验证试验装置设计的可行性,同时,将试验所测数据与理论模拟进行对比以进行理论验证。第六章,总结已完成的工作内容,对比分析实验结果,提出相应的改进方案,并提出未来进行发展研究的方向。