[發明專利]一種一體式大變形形狀記憶合金驅動器及應用

有效

• 申請號: 201811044526.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN109340068B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 高仁璟;李曉政;王奇;劉書田;趙劍
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06;B64C1/00;B64C1/06;B64C1/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 唐楠;李洪福

本發明公開了一種一體式大變形形狀記憶合金驅動器及應用，所述一種一體式大變形形狀記憶合金驅動器，其特征在于：包括：驅動器主體和位于所述驅動器主體外側的多個驅動器連接端；所述驅動器主體和所述驅動器連接端為一體式結構；所述驅動器主體和所述驅動器連接端通過形狀記憶合金材料制成。本發明具有隨驅動器和幾何參數變化的可調變形量，結構簡單，便于制造，在航空航天、汽車等領域具有良好且廣泛的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種一體式大變形形狀記憶合金驅動器及應用，特別是一種對驅動器主體拉伸變形后加熱能夠回復，使得驅動器在拉伸方向上能夠實現大變形的結構，屬于驅動裝置、智能變體技術領域。

背景技術

人類很早就認識到鳥類可以根據飛行狀態適時調整飛行姿態，以最佳的效率完成滑翔、盤旋、攻擊等動作，但是受到材料性能的限制，這一啟發在過去很長的一段時間內只能作為飛機設計的一種夢想。近年來，隨著智能材料和結構設計技術的發展，提出了智能可變形飛機的設計概念，要求飛機能夠適應寬廣變化的速度和高度范圍，根據不同的飛行環境和任務，適時改變外形布局，從而在整個飛行過程中和執行不同任務時，始終保持全階段優化，最大化的提高飛行性能。通過智能變體技術可以解決飛機在不同設計點的氣動布局矛盾，提高經濟性和任務性能。因此，變體飛機成為了當前飛行器發展的熱點問題，通過合理改變機身形狀參數，可以改善飛行器的氣動特性和操縱性能，并能夠在高超速飛行時減小阻力，提高經濟性。

傳統變體結構的驅動方式通常為液壓、氣壓驅動或電機驅動，這些驅動方式具有機構復雜、質量大、占用空間多和布置困難等不足。而形狀記憶合金驅動力來自合金內部相變，因此其質量輕、體積小，功重比較大。

形狀記憶合金是一種在低于相變溫度時改變其形狀，升高溫度后超過其相變溫度可以恢復到形狀改變之前原始狀態的一種合金材料。利用形狀記憶合金的形狀記憶效應制作的驅動器在機器人關節驅動裝置、水下仿生機器人動力裝置及微型醫療機器人轉向裝置中有了廣泛應用。

現有的一種機翼后緣，由于形狀記憶合金絲與桁條結構的布置使整體結構復雜；現有技術中采用類似皮帶傳動的方法利用兩根絲狀形狀記憶合金差動拉動中心固定的轉輪完成驅動，該裝置體積大，布置繁瑣。

因此，綜合分析目前形狀記憶合金驅動器及應用所存在的問題，亟需一種結構簡單、體積小且易于控制的，適用于大變形的驅動器及應用。

發明內容

為了克服傳統驅動器及傳統大變形結構存在的整體質量大，驅動機構體積大，控制系統復雜及變形量小等缺點，本發明提供一種質量輕、體積小、易于控制、變形大的形狀記憶合金驅動器及應用，該結構不僅具有大變形能力，且能夠保持一定的剛度，減輕整體結構的重量，從而大幅提高其實用性。

本發明采用的技術手段如下：

一種一體式大變形形狀記憶合金驅動器，包括：驅動器主體和位于所述驅動器主體外側的多個驅動器連接端；

所述驅動器主體和所述驅動器連接端為一體式結構；

所述驅動器主體和所述驅動器連接端通過形狀記憶合金材料制成。

所述驅動器主體的整體為實體結構或微納結構；

所述微納結構包括多個整體組成所述驅動器主體形狀的微納單胞；

所述微納單胞的形狀為四邊形、六邊形、圓形或橢圓形中的一種。

所述驅動器主體由多個局部分段組成，多個所述局部分段中至少包括一個局部分段微納結構和至少一個局部分段實體結構；

所述局部分段微納結構包括多個整體組成所述局部分段微納結構形狀的微納單胞；

所述微納單胞的形狀為四邊形、六邊形、圓形或橢圓形中的一種。

所述驅動器主體可通過改變幾何形狀或參數調整其可變形量。