[发明专利]双稳态致动器装置

说明书

一种致动器装置，其包括人造肌肉纤维的第一致动区段，其中所述第一致动区段的一端连接到第一端子并且所述第一致动区段的另一端连接到第二端子。所述装置还包括人造肌肉纤维的第二致动区段，其中所述第二致动区段的一端连接到第三端子并且所述第二致动区段的另一端连接到第四端子。所述装置还包括：桨叶，所述桨叶布置在所述第一致动区段和所述第二致动区段两者上；和加热器件(provision)，所述加热器件布置在所述第一致动区段和所述第二致动区段上。所述加热器件独立地提供呈热形式的能量到所述第一致动区段和所述第二致动区段，并且所述致动器装置通过启用所述第一致动区段和所述第二区段来将所述桨叶移动到所需位置。

相关申请的交叉引用

本申请根据美国法典第35卷第119条第(e)项要求2016年4月29日提交的美国临时申请号62/329,803和2016年6月14日提交的美国临时申请号62/350,113的优先权，所述申请均以全文引用方式并入本文。

发明背景

基于捻合(twisted)聚合物和碳纳米管(CNT)纤维和纱线的热驱动式扭转致动器本质上是单稳态的，因此很不便利。换句话说，致动器可能需要连续的能量供应以保持启用状态。例如，如果此类致动器不利用致动器周围环境中的任何温度变化，那么可能需要连续的热能供应才能将致动器的温度保持为足以保持启用。此类能量可以电气方式、以化学方式或甚至以光子方式供应。可将诸如闩锁和棘轮的机械机构添加到此类热驱动式扭转致动器中，以便将致动器锁定在启用位置；但是，添加此类机构可能会增大致动器的机械复杂性。

发明概述

在一个方面中，本发明的实施方案涉及一种致动器装置，其包括人造肌肉纤维的第一致动区段，其中所述第一致动区段的一端连接到第一端子并且所述第一致动区段的另一端连接到第二端子。所述装置还包括人造肌肉纤维的第二致动区段，其中所述第二致动区段的一端连接到第三端子并且所述第二致动区段的另一端连接到第四端子。所述装置还包括：桨叶，所述桨叶布置在所述第一致动区段和所述第二致动区段两者上；和加热器件(provision)，所述加热器件布置在所述第一致动区段和所述第二致动区段上。所述加热器件独立地提供呈热形式的能量到所述第一致动区段和所述第二致动区段，并且所述致动器装置通过启用所述第一致动区段和所述第二区段来将所述桨叶移动到所需位置。

在另一个方面中，本发明的实施方案涉及一种用于制造致动器装置的方法，所述方法包括捻合包括纤维和致动纱线客体的人造肌肉纤维，所述致动纱线客体可操作用于经受由变化过程造成的体积变化。所述方法还包括通过使致动器材料热退火来使人造肌肉纤维硬化，以及将人造肌肉纤维切割成第一致动区段和第二致动区段。第一致动区段的一端固定到第一端子并且另一端固定到第二端子，同时第二致动区段的一端固定到第三端子并且另一端固定到第四端子。桨叶布置在所述第一致动区段和所述第二致动区段两者上并且加热器件也布置在所述第一致动区段和所述第二致动区段上。所述加热器件独立地提供呈热形式的能量到所述第一致动区段和所述第二致动区段。

所述致动器装置通过使用所述加热器件启用所述第一致动区段或所述第二致动区段来将所述桨叶旋转到所需位置。在运作期间，致动器通过启用第一致动区段中的第一致动能量，停用到第一致动区段的致动能量并且启用到第二致动区段的第二致动能量来将负荷移动到所需位置。所需的致动能量的量取决于所使用的材料和环境条件。

本方明的其他方面和优势通过以下描述和附加权利要求书而变得显而易知。

附图简述

图1A-1E为根据本发明的一个或多个实施方案的示意图。

图2为根据本发明的一个或多个实施方案的流程图。

图3为根据本发明的一个或多个实施方案的曲线图。

图4为根据本发明的一个或多个实施方案的示意图。

图5为根据本发明的一个或多个实施方案的示意图。