[發明專利]一種形狀記憶合金執行器

在審

• 申請號: 201811036891.0
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN110878740A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 趙新剛;徐壯;趙明;張弼
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06;B25J9/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 李巨智

本發明涉及一種形狀記憶合金執行器，包括固定板，還包括執行機構，其PCB板通過金屬螺釘與所述固定板固定連接，執行機構連接驅動單元，接收驅動單元的驅動信號，驅動信號控制執行機構運動，帶動反饋機構的金屬滑塊移動；驅動單元，設置于PCB板的一側，用于向執行機構發出驅動信號；反饋機構，其金屬滑塊通過金屬螺釘與執行機構固定連接，通過測量阻值的變化來記錄形狀記憶合金執行器的位移參數。本發明驅動能力強、結構簡單，具有價格低，重量輕，控制簡單的優點，采用模塊化設計形式，易于維護，同時執行器帶有位置保護以及位移反饋功能，能夠準確的記錄形狀記憶合金的驅動位移，可獨立作為一種機器人動力執行裝置，應用于柔性仿生機器人設計中。

技術領域

本發明涉及柔性仿生機器人驅動領域，具體地說是一種形狀記憶合金執行器。

背景技術

形狀記憶合金是一種新型柔性智能材料，經塑形后可通過加熱的方式使其收縮，從而提供驅動力。同時，該智能材料具有記憶功能，其彈性形變量的大小可隨溫度的變化而變化，且該過程可以重復實現。因此，根據形狀記憶合金絲的這一記憶特性以及其功率密度高，柔順性強，低噪聲的特點，常被應用于仿生機器人領域，作為機器人的動力機構。相對于傳統電機驅動以及氣動人工肌肉等驅動方式，形狀記憶合金執行器具有體積更小、重量更輕的優點。

然而，對于目前現有的形狀記憶合金執行器而言，它們大多以多根記憶合金絲并聯牽拉或通過滑輪盤旋牽拉的方式構成，目標是在最小空間內獲得更大形狀記憶合金絲的驅動行程。但這種方式在機器人實際應用中，受限于形狀記憶合金執行器的結構特點，無法滿足實際系統的驅動需求。其存在的問題主要集中在以下幾個方面：1)形狀記憶合金執行器輸出行程較小；2)當執行器中出現記憶合金絲熔斷的情況下，不易完成更換；3)形狀記憶合金執行器非線性特性嚴重，無反饋結構，控制困難。因此，現有形狀記憶合金執行器在目前的柔性仿生機器人應用中仍面臨著諸多挑戰。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種形狀記憶合金執行器，解決形狀記憶合金執行器輸出行程較小；當執行器中出現記憶合金絲熔斷的情況下，不易完成更換以及形狀記憶合金執行器非線性特性嚴重，無反饋結構，控制困難的問題。

本發明為實現上述目的所采用的技術方案是：

一種形狀記憶合金執行器，包括固定板，還包括

執行機構，其PCB板通過金屬螺釘與所述固定板固定連接，執行機構連接驅動單元，接收驅動單元的驅動信號，驅動信號控制執行機構運動，帶動反饋機構的金屬滑塊移動；

驅動單元，設置于PCB板的一側，用于向執行機構發出驅動信號；

反饋機構，其金屬滑塊通過金屬螺釘與執行機構固定連接，通過測量阻值的變化來記錄形狀記憶合金執行器的位移參數。

所述執行機構包括若干組串聯的連桿機構，每組連桿機構包括一條直線連桿和一條形狀記憶合金絲，其中形狀記憶合金絲的一端與直線連桿通過卡扣固定夾緊連接，另一端與下一組連桿機構的直線連桿通過卡扣固定夾緊連接；其中，第一組連桿機構中的直線連桿設置凸起部，凸出于PCB板邊緣，用于通過金屬螺釘與金屬滑塊固定連接，首位的金屬螺釘連接驅動單元的輸出端；末組連桿機構中的形狀記憶合金絲的末端通過卡扣連接到PCB板上，且接地。所述的執行機構通過記憶合金絲與直線連桿交替串聯的方式，既增大了執行器的行程，又節約形狀記憶合金絲的數量，節省了成本，同時相對于線性纏繞結構，避免了合金絲拐點的受力，使得記憶合金絲更加耐用；

每條直線連桿兩端通過金屬螺釘與PCB板連接，且金屬螺釘與PCB板之間可以相對滑動，在PCB板上設置輸入信號連接件，用于連接供電電源、地和控制信號端。采用金屬螺釘的結構，使得記憶合金絲可以很好的與線路板相連接，有效的保障了執行器的穩定性；

所述卡扣為紫銅毛細管。