[发明专利]一种基于形状记忆合金的机械逻辑控制双向致动机构

说明书

本发明公开了一种基于形状记忆合金的机械逻辑控制双向致动机构，采用磁铁弹簧机构替代传统的电子控制系统，实现拮抗式形状记忆合金弹簧交替致动的时序控制；两组拮抗式形状记忆合金分别布置在一个滑块两侧，驱动滑块进行往复运动；磁铁弹簧机构由三个磁铁和两根拉伸弹簧组成，其中两个磁铁与位于致动机构两端的拉伸弹簧相连，另一个磁与滑块相连；滑运动时，滑块磁铁与两侧弹簧磁铁交替吸合与断开，导致形状记忆合金弹簧组交替通断电。为保证在每个工作循环内，形状记忆合金弹簧组于在同样位置通断电，引入预应变式柔性双稳态结构；利用双稳态机构在稳态位置能量最低的特性，将两个稳态位置设定为通电位置，提高了滑块到达通断电位置的可靠性。

技术领域

本发明涉及致动器技术，特别涉及一种基于形状记忆合金的机械逻辑控制双向致动机构，为在两设定位置之间做往复运动的轻量化设备。

背景技术

众所周知，机构的运动往往伴随机械结构的变化，而机械结构又因巧妙的设计和组合影响着机构的运动。虽然电气化在如今的工业领域中发挥着重要作用，但近年来随着机构学、材料学的不断发展，一些依靠自身运动或结构就可以实现运动的方式依然得到广泛关注。面向轻量化、层次化和高可靠性的运动控制需求，有必要探索依靠机械本体实现控制逻辑的相关技术，以简单有效的机械结构保证可靠准确的运动，降低控制系统的复杂性。

形状记忆合金作为一种智能材料，具有质能比大以及致动原理较为简单的优点而被广泛应用于致动器领域，尤其适用于质量体积较小，运动速度较低，精度要求不高的致动场所。在航空航天、工业生产线和机器人领域中，存在大量只需在特定两点间往复运动的机构，比如空间结构的展收控制，物料的传递码放等。如果使用现有基于电气反馈原理的致动器，不仅体积重量较大，且控制较为复杂，导致成本较高。本发明所提出的致动系统采用机械运动逻辑实现运动控制，并利用双稳态机构改进了形状记忆合金的定位精度，因此获得质量体积较小，结构可靠以及控制简单的特点，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种基于形状记忆合金组的机械逻辑控制双向致动机构。本发明结构简单，在无需任何电子控制系统的情况下即可实现致动器在设定两点间的往复运动。

本发明所采用的技术方案是：一种基于形状记忆合金的机械逻辑控制双向致动机构，包括：

滑块，所述滑块在导轨上沿轨滑动，所述导轨的左端固定在左侧固定端上，所述导轨的右端固定在右侧固定端上；所述滑块上设置有第一磁铁；

第一形状记忆合金弹簧组，所述第一形状记忆合金弹簧组的左端固定在左侧固定端上，所述第一形状记忆合金弹簧组的右端固定在所述滑块的左侧上，并且，所述第一形状记忆合金弹簧组与所述滑块电路上不相连通；

第二形状记忆合金弹簧组，所述第二形状记忆合金弹簧组的右端固定在右侧固定端上，所述第二形状记忆合金弹簧组的左端固定在所述滑块的右侧上，并且，所述第二形状记忆合金弹簧组与所述滑块电路上不相连通；

第一磁铁弹簧机构，所述第一磁铁弹簧机构包括相互连接的第一拉伸弹簧和第一磁铁组件，所述第一拉伸弹簧套设在所述导轨上，所述第一拉伸弹簧的左端固定在左侧固定端上，所述第一拉伸弹簧的右端连接所述第一磁铁组件，所述第一磁铁组件与所述滑块的左侧相对，并且，所述第一磁铁组件通过导线与所述第二形状记忆合金弹簧组的左端相连通；以及，

第二磁铁弹簧机构，所述第二磁铁弹簧机构包括相互连接的第二拉伸弹簧和第二磁铁组件，所述第二拉伸弹簧套设在所述导轨上，所述第二拉伸弹簧的右端固定在右侧固定端上，所述第二拉伸弹簧的左端连接所述第二磁铁组件，所述第二磁铁组件与所述滑块的右侧相对，并且，所述第二磁铁组件通过导线与所述第一形状记忆合金弹簧组的右端相连通；其中，