[發明專利]利用活性材料激活的管狀致動器

有效

• 申請號: 201110446245.3
• 申請日: 2011-12-28
• 公開（公告）號: CN102562508A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: A.L.布勞恩;J.H.阿斯;P.W.亞歷山大;N.L.約翰森;X.高
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F03G7/04
• 分類號: F03G7/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨

技術領域

本發明主要涉及管狀致動器，例如石蠟和電活化聚合物卷狀致動器，其限定行程和形狀固定性；并且尤其涉及一種管狀致動器，其利用活性材料激活以產生或變更行程、固定性和/或保持已獲構型。?

背景技術

管狀致動器，例如石蠟、氣動撓性管（即肌肉）和電活化聚合物卷狀致動器，已經被開發并且用于致動系統。這些致動器提供形狀固定性（即對形狀變化的抵抗性）并且限定一般沿著縱軸的行程，其中，行程的特征在于可操作尺寸的轉變（行程長度）、由此產生的力和實現該轉變所要求的周期（行程周期）。這些致動器帶來本領域的各種顧慮。例如，意識到，由此提供的恒定的形狀固定性和行程阻礙了通用的解決方案。而且，傳統的管狀致動器一般提供例如行程力與能量消耗或行程長度與行程周期之間的折衷。?

發明內容

對這些及其它顧慮做出反應，本發明敘述利用活性材料激活以產生或變更其可用行程和/或保持已獲構型的新的管狀致動器。因此，本發明可用于把活性材料形狀記憶轉換成螺線管式動作。本發明也可用于致動系統，這些系統需要比使用傳統的管狀致動器能獲得的更長的行程長度、更大的行程力，和/或更短的行程周期；并且因而可用于使用較少激活能產生指定行程。本發明還進一步地可用于提供具有可更改的形狀固定性的管狀致動器，其能用于保持已獲行程，并且因而在提供零功率保持的情況下，用于消除行程保持與能量消耗之間的折衷。?

在第一方面，本發明涉及一種活性材料致動器，其包括撓性管和外表上纏繞的活性材料元件。該管限定內部腔室并且可操作成在第一和第二構型之間轉變，因此限定行程。該外表上纏繞的元件驅動地連接到該管并且在受到激活信號或與激活信號隔斷的時候可操作成經歷基本性質的可逆變化從而相應地被激活或去活。該變化促使該管獲得第二構型，其可操作成致動該系統。?

在第二方面，本發明涉及一種電活化聚合物卷狀致動器，其提供第一和第二行程。每個行程由行程長度和力限定。該致動器包括至少一層電活化聚合物，在受到第一激活信號或與第一激活信號隔斷的時候其可操作成經歷基本性質的第一可逆變化。在受到第二激活信號或與第二激活信號隔斷的時候可操作成經歷基本性質的第二可逆變化的石蠟布置在上述至少一層的至少一個的徑向內側并且可以布置在該卷狀物限定的腔室內。該蠟在被激活和去活的時候分別提供第一和第二形狀固定性，并且這些固定性和第一變化協作地提供行程。?

在第三方面，本發明涉及一種使用管狀致動器連接物件的方法。該方法包括第一步，相對于該物件定位該管狀致動器（即連接裝置）。該裝置包括在受到激活信號或與激活信號隔斷的時候可操作成經歷基本性質的可逆變化的活性材料元件。該裝置在第一和第二半徑之間可轉變；該第一半徑大于該第二半徑和孔半徑；該第二半徑小于該孔半徑；并且，該變化促使該裝置在第一和第二半徑轉變。該方法進一步地包括步驟，使該元件受到激活信號或與激活信號隔斷以便激活或去活該元件并且獲得該第二半徑；在提供該第二半徑時把該裝置的至少一部分插入上述至少一個孔中；以及使該變化反向以便促使該裝置嘗試提供該第一半徑并且由此向物件施加連接力。?

本發明提供下列技術方案。?

技術方案1：一種提供行程長度和力的管狀活性材料致動器，所述致動器包括：?

撓性管，其限定內部腔室和縱軸并且可操作成在具有第一和第二縱向長度的第一和第二構型之間轉變以便限定行程；

活性材料元件，其可操作成在受到激活信號或與激活信號隔斷的時候經歷基本性質的可逆變化以便相應地被激活或去活，從外部纏在所述管上并且驅動地連接到所述管；和

流動主體，其布置在所述腔室內，其中，所述變化產生徑向致動力，所述力促使所述管在所述構型之間轉變，并且所述主體可操作成傳遞所述力。

技術方案2：如技術方案1所述的致動器，其中，所述活性材料元件從基本上由形狀記憶合金、電活化聚合物和壓電合成物組成的組中選擇。?

技術方案3：如技術方案1所述的致動器，其中，所述流動主體從基本上由氣體、壓縮氣、凝膠體、液體和多個微粒的組中選擇。?

技術方案4：如技術方案1所述的致動器，其中，所述流動主體包括第二活性材料元件，其可操作成在受到第二激活信號或與第二激活信號隔斷的時候經歷基本性質的第二可逆變化，并且所述第二可逆變化可操作成更改所述行程。?