[实用新型]双程形状记忆合金驱动的软体模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人自动化控制技术领域，特别涉及双程形状记忆合金驱动的软体模块。

背景技术

机器人已经广泛应用于工业、农业、抢险救灾、军事、航空航天等技术领域中，并对人类的生产和生活产生越来越重要的作用。

传统机器人一般使用刚性材料并通过运动副进行连接，其自由度较小，虽然能够达到较高的运动精度，但是也导致了质量重、造价高、动态控制复杂、运动形式较为单一并且与适应环境能力较差等缺点。

软体机器人在理论上具有无限个自由度，不需要复杂的机构即可容易地实现灵活多变的运动，环境适应性强，与作业对象之间以柔性接触，对自身和操作对象的损伤较小，因此对软体机器人加以研究和发展，在医疗康复、微创手术、复杂环境探险、搜索营救等方面具有巨大的应用价值。

软体机器人是仿生机器人的典型代表，近年来被广泛地进行研究。其中形状记忆合金是一种体积小、作用力大、控制简便的智能材料，尤为适用于驱动软体机器人。

国内关于软体机器人较为成功案例是中国科技大学研制的一种基于形状记忆合金—柔体复合结构的柔性操作手(专利申请号：CN201510250616.9)以及一种基于双斜面偏转关节的机器鱼(专利申请号：CN201520317429.3)。除此之外，国内外也有应用形状记忆合金弹簧制成生物医学用管道微型机器人，例如韩国首尔大学用形状记忆合金弹簧布置在能折叠的机器人机构关节处，以仿效肌肉收缩而使软体机器人作出相应的动作。而在欧盟第七期科研架构计划中，意大利研究人员使用形状记忆合金弹簧作为仿象鼻机器人的横肌，驱动象鼻的径向收缩。

虽然目前已有基于形状记忆合金的驱动单元，但它们只能单方向弯曲，结构过于复杂、制造难度大且成本高，只能用于特定构型，难以满足搭建灵活多变以及不同构型的单体机器人，且难以适应更广泛的作业环境和应用需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种控制简易、应用广泛、工作可靠的双程形状记忆合金驱动的软体模块，旨在对软体机器人进行优化设计，提高软体机器人的应用范围。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案进行实现：

双程形状记忆合金驱动的软体模块，包括设置于两端的端盘，两个端盘之间设有若干根形状记忆合金弹簧，所述形状记忆合金弹簧两端分别与所述两个端盘相连，所述形状记忆合金弹簧还与电源电连接。

本实用新型技术方案中，由于形状记忆合金具有加热收缩以及冷却伸长的双程效应特性，因此向形状记忆合金弹簧进行通电，则会使形状记忆合金内部受热进行收缩。通过向部分形状记忆合金弹簧进行通电，而另外的形状记忆合金弹簧则不通电，则会使部分形状记忆合金弹簧发生加热收缩，收缩变形的形状记忆合金弹簧通过拉动两端的端盘向已经收缩变形的形状记忆合金弹簧中心进行倾斜和靠拢，其他未通电的形状记忆合金弹簧也会相应地被拉伸，这样即可实现双程形状记忆合金驱动的软体模块向某一方向倾斜。

本实用新型技术方案中通过向不同的形状记忆合金弹簧通以不同数值的电流，则会使得不同的形状记忆合金弹簧发生不同长度的收缩变形，相应地，使得双程形状记忆合金驱动的软体模块表现出不同的形状变形。相对于现有技术，本实用新型技术方案使得双程形状记忆合金驱动的软体模块在控制上更加简便，同时变换形状可更加丰富多样。

相对的两个所述端盘之间设有弹性弯曲变形的弹性躯体，所述弹性躯体的两端分别与两个所述端盘之间相连。通过在双程形状记忆合金驱动的软体模块内部设置可弹性弯曲变形的弹性躯体，弹性躯体能够有效支撑本实用新型技术方案的双程形状记忆合金驱动的软体模块，使其在结构强度上有所提升。并且能够限制形状记忆合金弹簧产生过多的偏移，同时也能使得双程形状记忆合金驱动的软体模块更为容易地恢复初始状态。

相对的两个所述端盘之间设有三根所述形状记忆合金弹簧，三根所述形状记忆合金弹簧与所述端盘之间的连接点相连呈等边三角形，所述弹性躯体与所述端盘之间的连接位置设置于所述等边三角形的中心。