[发明专利]基于局部效应的形态转换驱动装置

说明书

本发明提供了一种基于局部效应的形态转换驱动装置，包括：气源输出调整单元，调整外部气源输出气体的气压类型和气压大小；至少一个驱动单元，每一驱动单元包括：吸盘，与形态转换部件上的一个局部双稳态效应区域密封连接构成吸盘空间；通气控制单元，控制输入到吸盘空间内的气压类型；控制器，控制气源输出调整单元和至少一个通气控制单元向至少一个吸盘内输入预设气压类型及预设气压大小的气体，使吸盘空间内产生预设气压类型及预设大小的气压，在气压的作用下，依靠吸盘边缘提供的支撑力，局部双稳态效应区域发生形态转换，带动形态转换部件的形态转换。该方案提高了形态转换的效率，且形态转换后，无需消耗外部能量和外力支撑，节约能源。

技术领域

本发明涉及智能结构技术领域，特别涉及一种基于局部效应的形态转换驱动装置。

背景技术

高效可靠的形态转换技术一直是空气动力学相关领域的研究和应用的热点，通过使用不同的结构形态，实现可调整的空气动力响应或者其他功能，例如可变机翼、机翼进气口控制、可变汽车车体等。传统上，结构的形态转换一般使用机械系统进行驱动或者采用智能材料，形态转换的效率低，且结构改变后的形态一般需要外部支撑锁定，或者持续消耗外部能量维持改变后的形态。机械系统实现的结构形态改变一般具有较复杂的结构，而持续消耗能量以维持形态改变，浪费能源，尤其是在某些特殊领域，如航空航天领域。因此，亟需一种在没有支撑和外部能量输入的条件下，实现基于局部效应的形态转换驱动方案，从而实现高效的可变结构。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于局部效应的形态转换驱动装置，用以提高形态转换的效率，且形态转换后，无需消耗外部能量和外力支撑，节约能源，该装置包括：气源输出调整单元、至少一个驱动单元和控制器；其中：

气源输出调整单元与外部气源连通，用于在所述控制器的控制下，调整外部气源16输出气体的气压类型和气压大小；

每一驱动单元包括：吸盘，与形态转换部件上的一个局部双稳态效应区域密封连接构成吸盘空间，所述形态转换部件包括至少一个局部双稳态效应区域；通气控制单元，与所述吸盘、气源输出调整单元连通，用于在所述控制器的控制下，控制输入到吸盘空间内的气压类型；

控制器，与气源输出调整单元和通气控制单元连接，用于控制气源输出调整单元和至少一个通气控制单元向至少一个吸盘内输入预设气压类型及预设气压大小的气体，使吸盘空间内产生预设气压类型及预设大小的气压，在所述气压的作用下，依靠吸盘边缘提供的支撑力，局部双稳态效应区域发生形态转换，带动形态转换部件的形态转换。

本发明实施例提供的技术方案通过：在形态转换部件上预先形成至少一个局部双稳态效应区域；将至少一个驱动单元中的吸盘与该形态转换部件上的一个局部双稳态效应区域密封连接构成吸盘空间；通过控制器控制气源输出调整单元和至少一个通气控制单元向至少一个吸盘内输入预设气压类型及预设气压大小的气体，使吸盘空间内产生预设气压类型及预设大小的气压，在该气压的作用下，依靠吸盘边缘提供的支撑力，局部双稳态效应区域发生形态转换，带动形态转换部件的形态转换，该方案提高了形态转换的效率，且形态转换后，无需消耗外部能量和外力支撑，节约能源。

上述形态转换驱动方案可应用于更多功能和高效形变能力的可变结构，上述形态转换部件可以是诸多领域中的任何一个需要进行形态转换的部件，如航空航天飞行器、机器人、水下航行器和可变反射面等，因此，该驱动方案可以服务于与形态改变相关的诸多领域，例如：航空领域、机械系统领域和水下结构领域等。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中基于局部效应的形态转换驱动装置的结构示意图；

图2A是本发明实施例中吸盘沿直径的切面结构示意图；

图2B是本发明实施例中吸盘的仰视结构示意图；