[發明專利]卷形驅動器

無效

• 申請號: 200810064205.0
• 申請日: 2008-03-31
• 公開（公告）號: CN101252325A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 冷勁松;劉彥菊;施亮;劉立武;張震;于凱
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02N1/00
• 分類號: H02N1/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 劉同恩

技術領域

本發明涉及一種驅動器。

背景技術

現有驅動器的驅動方式大都采用機械驅動、液壓驅動、電機驅動，這些種驅動器所需響應時間長、產生噪音大、體積大、重量大、耗電量大、機械結構復雜、柔性差、仿生性能差，而且現有驅動器很難在航空航天、人工肌肉、面部表情仿真等領域應用。

發明內容

本發明的目的是為解決現有驅動器所需響應時間長、產生噪音大、體積大、重量大、耗電量大、機械結構復雜、柔性差、仿生性能差的問題，提供一種卷形驅動器。

本發明包括固定軸1、軟彈簧2、復合膜3和兩個大頭針6，復合膜3由第一層薄膜31、第一層碳電極32、第二層薄膜33和第二層碳電極34組成，第一層薄膜31的右側面上涂覆第一層碳電極32，第二層薄膜33粘在第一層碳電極32的右側面上，第二層碳電極34涂覆在第二層薄膜33的右側面上，軟彈簧2套裝在固定軸1上，復合膜3纏繞在軟彈簧2的外表面上，兩個大頭針6分別穿在纏好的復合膜3的上下端。

本發明的優點是：一、由于本發明采用了復合膜3作為驅動元件，所以本發明具有響應時間短、噪音小、驅動力大、耗電量小、仿生性能優異等優點。二、本發明結構簡單、體積小、重量輕。三、本發明在面部表情、航空航天、機器人、機器昆蟲、人工肌肉、噪聲控制、觸覺接口、肌肉的復位與增長、液體和氣體流量控制等眾多領域有廣泛應用。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構剖視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是復合膜3的結構示意圖，圖4是圖3的K向視圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1～圖3說明本實施方式，本實施方式由固定軸1、軟彈簧2、復合膜3和兩個大頭針6組成，復合膜3由第一層薄膜31、第一層碳電極32、第二層薄膜33和第二層碳電極34組成，第一層薄膜31的右側面上涂覆第一層碳電極32，第二層薄膜33粘在第一層碳電極32的右側面上，第二層碳電極34涂覆在第二層薄膜33的右側面上，軟彈簧2套裝在固定軸1上，復合膜3纏繞在軟彈簧2的外表面上，兩個大頭針6分別穿在纏好的復合膜3的上下端。由第一層薄膜31、第一層碳電極32、第二層薄膜33和第二層碳電極34構成的復合膜3在軟彈簧2上纏繞時，將第一層薄膜31挨著軟彈簧2進行纏繞。這樣設計使本發明具有電致活性變形的功能；大頭針6的作用是防止薄膜的回復力使驅動器變形。

具體實施方式二：結合圖3說明本實施方式，本實施方式的第一層薄膜31和第二層薄膜33的材質為丙烯酸。丙烯酸是一種新型智能高分子材料，它是電致活性聚合物介電彈性體材料的一種，丙烯酸材料能夠在外加電場作用下，通過材料內部結構改變而伸縮、彎曲、束緊、膨脹，和生物肌肉十分相似，因此獲得了人工肌肉的美譽。丙烯酸材料具有超大變形、高彈性能密度、高效率、超短反應時間、高疲勞壽命等特點。

具體實施方式三：結合圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式的第一層薄膜31和第二層薄膜33為拉伸過的薄膜，其拉伸量為：橫向(即x方向)拉伸率為3，縱向(即y方向)拉伸率為6.5，第一層薄膜31和第二層薄膜33拉伸前的厚度為1mm，薄膜拉伸時，將丙烯酸薄膜放到雙向拉伸機構上夾緊，同時拉動水平方向的滑塊，使得橫向(即x方向)的預拉伸率為3，即橫向的薄膜長度變為原來橫向長度的3倍，固定滑塊后，拉動豎直方向的滑塊，使得豎直方向的預拉伸率為6.5，即把縱向(即y方向)的薄膜長度變為原來縱向長度的6.5倍。這樣總體面積增大約20倍，而厚度減少約20倍，達到了降低薄膜厚度的要求，而且這樣拉伸，薄膜比較均勻，沒有奇異點，施加電壓后，很難產生應力集中效應，薄膜的性能和使用壽命會大大提高。拉伸過的薄膜變薄后具有反應時間短的作用。

具體實施方式四：結合圖2說明本實施方式，本實施方式是外露在縱向端面的第一層碳電極32為負極35，外露在縱向端面的第二層碳電極34為正極36。這樣設計便于施加電壓。

具體實施方式五：結合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一的不同點是它還增加有兩個鋁箔7，兩個鋁箔7分別與第一層碳電極32上的負極35和第二層碳電極34上的正極36連接。這樣設計便于通電和施加電壓。

具體實施方式六：結合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一的不同點是它還增加有蠟層4，蠟層4涂在復合膜3的最外層上，即第二層碳電極34的外表面上。蠟層4是為使驅動器與外部絕緣。

具體實施方式七：結合圖1說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式一的不同點是它還增加有兩個膠帶5，兩個膠帶5分別設置在復合膜3的上、下端面上。膠帶5能防止驅動器短路。

本發明的工作原理：在第一層碳電極32和第二層碳電極34上施加電壓后，由于靜電力作用，第一層碳電極32和第二層碳電極34上的異性電荷相互吸引，第一層碳電極32和第二層碳電極34上的同性電荷相互排斥，纏繞在軟彈簧2上的第一層薄膜31和第二層薄膜33將沿電壓施加的方向產生收縮，而在垂直于電壓施加的方向擴展延伸，產生較大的垂直于電場方向的應變，這樣卷形驅動器的每一層面積變大而厚度變小，使得驅動器整體產生拉伸變形。當不施加電壓時，驅動器恢復原狀。隨著電壓的變化，驅動器的拉伸形變發生變化，進而產生不同的驅動力。