[發明專利]一種基于離子聚合物金屬復合物驅動的微型撲翼機

無效

• 申請號: 201310477140.3
• 申請日: 2013-10-14
• 公開（公告）號: CN103482066A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 趙揚;徐兵;孫道恒;莊明鳳;王偉;黃偉偉
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: B64C33/02
• 分類號: B64C33/02
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

技術領域

本發明涉及一種撲翼機，特別是一種基于離子聚合物金屬復合物驅動的微型撲翼機。

背景技術

離子聚合物金屬復合物是一種離子型的電致動聚合物，在電壓激勵下，內部的水合陽離子在電場力的作用下運動，在膜內形成一定的壓差，使聚合物產生變形。因其驅動電壓小、變形量大、柔性好、生物兼容性好等特點成為人們研究的熱點。

微型撲翼機是一種模仿鳥類和昆蟲撲翼動作而提出的一種微型機構，區別于傳統的固定翼機和旋翼機，微型撲翼機具有體積小、質量輕、成本低、機動性高等特點，成為研究焦點。傳統的微型撲翼機都是由電機驅動，通過連桿、齒輪等復雜的機械機構實現撲動過程，而離子聚合物金屬復合物的優良性能在仿生驅動方面很有應用前景。中國專利CN201354146Y中提到一種機械鳥的撲動結構，這種機構具有結構緊湊和構造精巧等優點，但是曲柄齒輪搖桿的復合結構還是增加了機構的復雜性，降低能量的利用率。中國專利CN102211666A中提到的一種微型撲翼飛行器，通過齒輪搖桿結構實現撲翼飛行，通過圓柱圓錐二級齒輪結構實現左右撲翼對稱撲動。多個結構增加了撲翼機的尺寸和機構的質量，降低了機構的效率。

發明內容

本發明的目的是提供針對傳統傳動機構復雜、能耗大、能量利用率低，質量重等缺點，提供具有更高效率和更簡單結構，可實現撲翼機的機翼撲動的一種基于離子聚合物金屬復合物驅動的微型撲翼機。

本發明設有電源控制器、導線、銅電極、驅動器、機架和機翼；電源控制器通過導線和銅電極與驅動器連接，為驅動器提供驅動電壓使其變形；驅動器由離子聚合物金屬復合物材料構成；電源控制器、銅電極和驅動器設在機架上；機翼嵌入驅動器中，通過驅動器的運動帶動機翼運動實現機翼的撲動和扭轉運動。

所述驅動器可采用長方形、半圓形或三角形片狀的離子聚合物金屬復合物驅動器。

所述驅動器可采用圖案化的離子聚合物金屬復合物，可同時實現機翼的撲動和扭轉運動。

所述機翼的材料可采用輕質材料，所述輕質材料可選自聚酰亞胺（PI）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET膜）等。

所述機翼嵌入在驅動器中，可實現機翼驅動器一體化。

所述機架可采用輕質絕緣材料，所述輕質絕緣材料可采用有機玻璃或巴松木等。

當微型撲翼機運行時，首先開啟電源控制器，通過導線、銅電極將電信號傳遞給驅動器，驅動器受到電壓激勵后產生撲動和扭轉變形，驅動并帶動機翼，實現機翼的撲動。

本發明的有益效果在于提供一種基于離子聚合金屬復合物驅動的微型撲翼機，克服傳統撲翼機的復雜傳動機構、質量重、效率低等缺點。本發明可以在低電壓激勵下實現撲動，能量利用效率高，而且可以同時實現撲動和扭轉運動。

附圖說明

圖1為本發明實施例的結構示意圖。

圖2為本發明實施例的結構正視圖。

圖3為本發明實施例的驅動器結構示意圖。

圖中各標記為：1、電源控制器；2、導線；3、銅電極；4、驅動器；5、機架；6、機翼。

具體實施方式

參見圖1，本發明實施例設有電源控制器1、導線2、銅電極3、驅動器4、機架5和機翼6；電源控制器1通過導線2和銅電極3與驅動器4連接，為驅動器4提供驅動電壓使其變形；驅動器4由離子聚合物金屬復合物材料構成；電源控制器1、銅電極3和驅動器4設在機架5上；機翼6嵌入驅動器4中，通過驅動器4的運動帶動機翼6運動實現機翼6的撲動和扭轉運動。當微型撲翼機運行時，首先開啟電源控制器1，通過導線2和銅電極3將電信號傳遞給驅動器4，驅動器4受到電壓激勵后產生撲動和扭轉變形，驅動并傳遞給機翼6，實現機翼6的撲動和扭轉運動。

參見圖2，驅動器4通過膠水固定在機架5上，實現一體化。

參見圖3，實現撲動和扭轉變形的驅動器4，區域a是為了實現撲動，當交流電壓加載在區域a時，驅動器4隨著時間的呈現出撲動的變化。區域b是為了實現扭轉，兩個區域b加載相位差為180°的交流電壓時，驅動器4表現為扭轉運動。

所述驅動器采用長方形、半圓形或三角形片狀的離子聚合物金屬復合物驅動器。所述驅動器是圖案化的離子聚合物金屬復合物，可以同時實現機翼的撲動和扭轉運動。

所述機翼的材料采用輕質材料，所述輕質材料選自聚酰亞胺（PI）或聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET膜）等。所述機翼嵌入在驅動器中，可實現機翼驅動器一體化。

所述機架采用輕質絕緣材料，所述輕質絕緣材料采用有機玻璃或巴松木等。