[发明专利]一种基于形状记忆合金的分级递进式旋转驱动装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于形状记忆合金的分级递进式旋转驱动装置，包括：旋转壳内轴；以及旋转壳，其可转动的套设在所述旋转壳内轴外侧，在所述旋转壳上具有第一通孔和第二通孔；两个形状记忆合金丝，其分别缠绕在所述旋转壳上，所述两个形状记忆合金丝的一端通过第一通孔和第二通孔与所述旋转壳内轴固定连接；多个节点线，其一端分别连接在特定级数的形状记忆合金丝上；中央控制器，其一端与所述多个节点线的另一端相连接，另一端与所述连接节点相连接。本发明还公开了一种基于形状记忆合金的分级递进式旋转驱动装置的控制方法，能够通过不同的驱动角度实现分级递进式控制。

技术领域

本发明涉及驱动装置技术领域，更具体的是，本发明涉及一种基于形状记忆合金的分级递进式旋转驱动装置及其控制方法。

背景技术

随着科技的进步，越来越多的智能化技术在生活中被广泛应用，这其中也包括智能材料，智能材料的出现简化了传统的结构，给生产加工带来了便利。

传统的旋转驱动器多采用电磁式驱动，主要由传感器、驱动器和控制器等组成，存在结构复杂笨重、冲击噪声大且能量密度低等缺点。

中国专利文献CN208880718U，提供了一种旋转驱动装置，用于机器人，机器人包括机器人主体和转动部件，其中，上述的旋转驱动装置包括安装基板、主动轮、驱动电机、从动轮、传动带、转轴、套筒状的轴承座和轴承。安装基板用于与机器人主体固定连接，驱动电机使主动轮转动，驱动电机固定在安装基板上；传动带包绕在主动轮与从动轮之间；转轴具有旋转部、用于与转动部件固定连接的连接部以及连接在旋转部与连接部之间的安装部，从动轮以不可相对安装部转动的方式套接在安装部上；轴承座套设在旋转部的外侧并与安装基板固定。与现有技术对比，本发明提供的旋转驱动装置，结构稳定、传动可靠且成本低，整体体积较小，能够节省空间。

但是，现有的旋转驱动装置结构太过于复杂，制造加工困难，操作过于繁琐，而且较大的体积使驱动器所能应用的场合大大减少。

智能材料的出现为上述问题的解决提供了新的思路。记忆合金作为一种典型的智能材料，具有超弹性、形状记忆、耐腐蚀以及抗疲劳等特点，利用形状记忆合金低温至高温过程中马氏体相向奥氏体相的转变，实现从低温延展拉伸到高温收缩，形成位移差和回复力，以此作为旋转驱动装置的驱动元件，结合机械结构和电控单元可以实现被驱动件实时伸展和收拢。

发明内容

本发明的一个目的是设计开发了一种基于形状记忆合金的分级递进式旋转驱动装置，通过中央控制器对形状记忆合金丝通电，产生的回复力带动旋转壳相对于旋转壳内轴产生驱动角度，在对形状记忆合金丝断电以后，超弹性形状记忆合金丝的回复力带动旋转壳回到初始位置，本发明的装置简单可靠，控制灵敏，耐久性好。

本发明的另一个目的是设计开发了一种基于形状记忆合金的分级递进式旋转驱动装置的控制方法，通过对不同级数的形状记忆合金丝通电加热，能够产生不同的驱动角度，实现了对本发明装置的分级递进式的控制。

本发明提供的技术方案为：

一种基于形状记忆合金的分级递进式旋转驱动装置，包括：

旋转壳内轴；以及

旋转壳，其为两端开口的中空筒状结构，所述旋转壳可转动的套设在所述旋转壳内轴外侧，在所述旋转壳上具有第一通孔和第二通孔；

形状记忆合金丝，其缠绕在所述旋转壳的下部，所述形状记忆合金丝的一端穿过所述第一通孔与所述旋转壳内轴固定连接；

超弹性形状记忆合金丝，其缠绕在所述旋转壳的上部，所述超弹性形状记忆合金丝的一端穿过所述第二通孔与所述旋转壳内轴固定连接；

其中，所述形状记忆合金丝的另一端和所述超弹性形状记忆合金丝的另一端相连接形成连接节点，其固定在所述旋转壳上；

多个节点线，其一端根据所述形状记忆合金的缠绕圈数分别连接在所述形状记忆合金丝上；