[發明專利]一種增材制造仿生智能驅動構件

在審

• 申請號: 202210433864.7
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114643575A
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 張志輝;張曉龍;王書鵬;劉高峰;張嘯雨;周浩;劉瑞佳;賈曉敏;郭玉清;劉振科
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/12
• 代理公司: 北京瑞盛銘杰知識產權代理事務所(普通合伙) 11617
• 代理人: 李績

本發明公開一種增材制造仿生智能驅動構件，包括一個基座、多個連接塊、多個形狀記憶合金構件、一個輸出端和多個兩轉動自由度關節，相鄰的兩轉動自由度關節通過連接塊相互連接，最前端的連接塊上安裝有輸出端，尾端的連接塊固定在基座上；相鄰兩連接塊之前的四個側面均設置有形狀記憶合金構件，形狀記憶合金構件通過接線端子分別與連接塊的四個側面關聯。本發明基于機械臂高效、節能、盡可能結構簡單的設計理念，提供一種增材制造仿生智能變形驅動構件，利用通電電流所產生的熱量直接驅動變形。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別是涉及一種增材制造仿生智能驅動構件。

背景技術

隨著科學技術的進步，機械臂在機械制造、模具加工、汽車裝配等工業領域得到了廣泛的應用和發展，可以在惡劣的環境下代替人類完成抓取放置、封裝噴涂、高溫焊接等工作，這其中，驅動構件顯得尤為重要。

機械臂基于人類手臂形狀與功能進行仿生設計，其驅動構件多分為剛性驅動和柔性驅動兩大類，近年來，由于剛性驅動所存在的笨重、不宜在小小空間工作的缺陷，柔性驅動憑借質量輕、功耗小、負載比高等優勢得到了工業領域的廣泛認可和應用，其能夠在未知環境中產生交互性，提高機械臂的適應能力。

然而，當前部分驅動構件所包含的元件由于剛度較低，在工作中容易產生不穩定的系統干擾，引起機械臂的振動和彎曲變形，從而導致控制難度大大增加。

因此，在保證機械臂移動性和靈活性特點的基礎上，開發一種結構簡單、減少系統振動干擾，提高穩定性的智能驅動構件很有必要。

發明內容

本發明的目的是提供一種增材制造仿生智能驅動構件，以解決上述現有技術存在的問題，基于機械臂高效、節能、盡可能結構簡單的設計理念，利用通電電流所產生的熱量直接驅動變形。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種增材制造仿生智能驅動構件，包括一個基座、多個連接塊、多個形狀記憶合金構件、一個輸出端和多個兩轉動自由度關節，相鄰的所述兩轉動自由度關節通過連接塊相互連接，最前端的連接塊上安裝有所述輸出端，尾端的連接塊固定在所述基座上；相鄰兩連接塊之前的四個側面均設置有所述形狀記憶合金構件，所述形狀記憶合金構件通過接線端子分別與連接塊的四個側面關聯。

優選地，位于相鄰兩個所述連接塊的四個側面的形狀記憶合金構件分別為形狀記憶合金構件A、形狀記憶合金構件B、形狀記憶合金構件C和形狀記憶合金構件D，所述形狀記憶合金構件A和形狀記憶合金構件D相對稱設置，所述形狀記憶合金構件B和形狀記憶合金構件C相對稱設置。

優選地，多個所述連接塊分別為順次連接的連接塊A、連接塊B、連接塊C、連接塊D、連接塊E和連接塊F，六個連接塊將驅動構件分成可獨立運動的5節單元；

驅動構件的運動模式如下：

1)單方向單節運動

以形狀記憶合金構件A、形狀記憶合金構件B、形狀記憶合金構件C或形狀記憶合金構件D中的任意一者作為驅動形狀記憶合金構件，

連接塊A和連接塊B中間部分的形狀記憶合金構件A、形狀記憶合金構件B、形狀記憶合金構件C或形狀記憶合金構件D中的任意一者帶動連接塊B后的驅動構件向驅動形狀記憶合金構件的方向實現角度彎曲；

2)單方向多節運動

以形狀記憶合金構件A、形狀記憶合金構件B、形狀記憶合金構件C或形狀記憶合金構件D中的任意一者作為驅動形狀記憶合金構件，

連接塊A和連接塊F中間部分的形狀記憶合金構件A、形狀記憶合金構件B、形狀記憶合金構件C或形狀記憶合金構件D帶動驅動構件向驅動形狀記憶合金構件的方向實現角度彎曲；

3)多方向多節運動

以相鄰兩連接塊的相對稱兩形狀記憶合金構件作為驅動形狀記憶合金組件，