[发明专利]形状记忆驱动式软体驱动器及其控制方法、制作方法

说明书

本发明公开了一种形状记忆合金内嵌式软体驱动器及其控制方法、制作方法，形状记忆驱动式软体驱动器包括用于沿轴向拉伸或收缩且用于提高形状记忆驱动式软体驱动器负载能力的软体模块、沿轴向设于软体模块内的形状记忆合金弹簧以及用于对形状记忆合金弹簧加热的加热调节模块，多根形状记忆合金弹簧沿周向等距布设于软体模块内，加热调节模块对不同部位的形状记忆合金弹簧进行加热和/或停止加热，形状记忆驱动式软体驱动器在形状记忆合金弹簧温度升高至相变温度以上时和/或冷却至相变温度以下时而产生的驱动力的作用下以及软体模块的弹性恢复力的作用下向不同的方向运动。

技术领域

本发明涉及软体机械臂领域，特别地，涉及一种形状记忆驱动式软体驱动器，此外，还涉及上述形状记忆驱动式软体驱动器的控制方法、制作方法。

背景技术

软体机械臂属于柔性机械臂的一种类型。当前，软体机械臂的驱动方式可分为气驱、绳驱等。气驱方式采用多腔结构内部气压变化的方式，实现柔性机械臂的空间运动，具有反应速度快、运动连续易于控制等优点，但需要额外配置气源装置，整体小型化难度较大。绳驱方式采用电机带动绳索运动的方式，可提供较大驱动力，但收放绳装置结构复杂，电机质量较大，整体尺寸和质量的小型轻量化难度均较大。磁驱方式通过外加磁场变化引导机械臂空间运动，然而外加磁场的限制导致其应用范畴亦难扩展。

发明内容

本发明提供了一种形状记忆驱动式软体驱动器及其控制方法、制作方法，以解决现有的气驱及绳驱型软体机械臂的驱动装置复杂且占用空间大的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种形状记忆驱动式软体驱动器，包括用于沿轴向拉伸或收缩且用于提高形状记忆驱动式软体驱动器的负载能力的软体模块、沿轴向设于软体模块内的形状记忆合金弹簧以及用于对形状记忆合金弹簧加热的加热调节模块，多根形状记忆合金弹簧沿周向等距布设于软体模块内，加热调节模块对不同部位的形状记忆合金弹簧进行加热和/或停止加热，形状记忆驱动式软体驱动器在形状记忆合金弹簧温度升高至相变温度以上时和/或冷却至相变温度以下时而产生的驱动力的作用下以及软体模块的弹性恢复力的作用下向不同的方向运动。

进一步地，形状记忆合金弹簧嵌于软体模块的壁体内；加热调节模块分别与不同部位的形状记忆合金弹簧电连接，以分别对不同部位的形状记忆合金弹簧进行加热；软体模块内设有用于穿设加热调节模块与形状记忆合金弹簧的电连接线的中心通道。

进一步地，软体模块的壁体沿径向设有盲孔，多个盲孔分别沿轴向和周向等距布设于软体模块的壁体上以增大软体模块的压缩变形能力。

进一步地，盲孔的横截面成扇形，盲孔的侧壁面沿软体模块的轴向呈波浪形、锯齿形、弧形或直线形。

进一步地，软体模块两端分别设有用于对形状记忆合金弹簧和软体模块进行定位的安装面板，安装面板采用刚性材料制成。

进一步地，形状记忆合金弹簧表面涂覆有隔热涂层；或者形状记忆合金弹簧的相变温度为50摄氏度以上。

进一步地，多个软体模块沿轴向堆叠连接。

本发明还提供一种形状记忆驱动式软体驱动器的控制方法，用于控制上述形状记忆驱动式软体驱动器，包括以下步骤：通过加热调节模块将软体模块内的单根形状记忆合金弹簧或者沿周向相邻的多根形状记忆合金弹簧加热至相变温度以上，受热后的形状记忆合金弹簧进行收缩或拉伸运动，从而带动软体模块偏转；当软体模块偏转至指定方向后，通过加热调节模块沿周向依次将单根形状记忆合金弹簧或相邻的多个形状记忆合金弹簧加热至相变温度以上，从而使形状记忆驱动式软体驱动器绕轴线作盘旋运动。

本发明还提供一种形状记忆驱动式软体驱动器的制作方法，用于制作上述形状记忆驱动式软体驱动器，包括以下步骤：安装形状记忆驱动式软体驱动器的成型模具，将多根形状记忆合金弹簧沿周向布设于成型模具的模腔内；将液态硅胶注入成型模具的模腔内；形状记忆驱动式软体驱动器成型后从成型模具中取出。