由于磁化状态的改变，铁磁材料和sub铁磁材料的长度和体积略有变化，称为磁致伸缩。

 

    上世纪60年代，人们发现某些稀土元素在低温下的磁延伸率达到3000×10-6～10000×10-6，人们开始关注大稀土元素磁致伸缩材料的研究。

 

    结果表明，TbFe2（铽铁），SmFe2（钐铁），DyFe2（镝铁），HoFe2（钬铁），TbDyFe2（铽镝铁）的磁致伸缩值不仅高，而且居里点高于室温。室温磁致伸缩值为1000×10-6～2500×10-6，比传统的铁、镍磁致伸缩材料磁致伸缩值高10～100倍。这种材料被称为稀土超磁致伸缩材料（真地球超磁致伸缩材料，简称re-GMSM）。

 

    这种现象已被用于制造微英寸位移的直线电机。为了使执行器工作，磁致伸缩杆的两端被磁线圈覆盖，固定在两个架子上。当磁场改变时，它会使木棒收缩或拉伸，从而使一个架子相对于另一个架子移动。一个类似的概念是使用压电晶体来制造具有毫微英寸量级位移的直线电机。

 

    美国波士顿大学开发了一种由压电微电机，“机器蚂蚁”驱动的机器人。“机器蚂蚁”的每个支腿的长度为1mm或小于1mm硅杆，每个支腿由压电微电机驱动，无传动装置。“机器蚂蚁”可以用来收集实验室里的放射性粉尘和活病人的病室。

 

    2 埃斯顿机器人形状记忆金属

 

    有一种特殊的形状记忆合金叫Biometal（生物金属），是一种合金，在一定温度下会缩短4%左右。合金的转变温度可以通过改变合金成分来设计，但标准样品的温度设定在90℃左右。

 

    在该温度附近，合金的晶格结构由马氏体状态转变为奥氏体状态，从而变短。然而，与其他许多形状记忆合金不同的是，它可以在冷却后再次回到马氏体状态。如果导线上的负载较低，则上述过程可以继续改变数十万个周期。

 

    实现这种转变的共同热源来自电流通过金属时金属自身电阻产生的热量。因此，来自电池或其他电源的电流可以很容易地缩短生物线。

 

    这种金属丝的主要缺点是其总应变只发生在很小的温度范围内，因此除了开关外，很难控制其张力和位移。

 

 

 

    3 埃斯顿机器人静电致动器

 

    致动器具有以下特性：

 

    （1） 由于动子中没有电极，因此无需确定与定子的相对位置，并且定子电极之间的距离可能非常小。

 

    （2） 因为行驶时会产生浮力，所以摩擦力很小。停车时，由于吸引力和摩擦力，可以获得较大的保持力。

 

    （3） 由于其结构简单，可以实现基于薄膜的大面积多层结构。

 

    基于以上几点，作为实现人工肌肉的一种方式，这种驱动器越来越受到人们的重视。

 

    4 埃斯顿机器人超声波电机

 

    超声波电机的工作原理是利用超声波激励弹性体定子在其表面形成椭圆运动。由于与转子（或滑块）接触，转子在摩擦作用下可获得推力输出。如图2.78所示，可以认为定子按角频率ω0进行超声振动，转子在预紧W的作用下被推动。

 

    超声波电机的负载特性与DC电机相似。与负荷增加相比，超声波电机电机的转速有垂直下降的趋势。与DC电机相比，具有以下特点：（1）转速低、效率高；（2）相同尺寸可获得大转矩；（3）可保持大转矩；（4）无电磁噪声；（5）易于控制；（5）形状自由度大。