[发明专利]一种基于形状记忆聚合物的零泊松比多稳态伸展臂

权利要求书

1.一种基于形状记忆聚合物的零泊松比多稳态伸展臂，其特征在于：包括多稳态支臂(11)及多稳态抓手(12)，所述多稳态支臂(11)包括若干复合型负刚度单胞(1)，所述复合型负刚度单胞(1)包括曲梁结构(1-1)及三个支撑结构(1-2)，所述曲梁结构(1-1)采用含增强纤维的形状记忆聚合物，所述支撑结构(1-2)采用尼龙，三个支撑结构(1-2)分别与曲梁结构(1-1)中间及两端垂直固定为一体，位于两端的两个支撑结构(1-2)位于同侧并与位于中间的支撑结构(1-2)对向设置，曲梁结构(1-1)两侧对称设置有两个刚性块(1-3)以改变横截面尺寸，每四个复合型负刚度单胞(1)组合固定成复合型负刚度蜂窝结构(2)，所述复合型负刚度蜂窝结构(2)的四个复合型负刚度单胞(1)两两相对之后单侧贴靠固定形成横竖双向对称的日字形结构，每相对的两个复合型负刚度单胞(1)的曲梁结构(1-1)中间固定有弹簧(2-1)，每八个复合型负刚度蜂窝结构(2)环向单侧首尾依次固定围合为正八边形组成支臂单体(3)，多个所述支臂单体(3)沿轴向依次固定组成多稳态支臂(11)，所述多稳态抓手(12)包括安装座(4)及多根手指(5)，所述安装座(4)与多稳态支臂(11)一端通过黏合剂固定连接，安装座(4)外侧表面环向固定有多根手指(5)，每根所述手指(5)与多稳态支臂(11)结构相同并缩小，多稳态支臂(11)及多根手指(5)均通过温度控制实现伸展或弯折。

2.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物的零泊松比多稳态伸展臂，其特征在于：所述若干复合型负刚度单胞(1)处于展开状态并在高于所述曲梁结构(1-1)的材料的玻璃化转变温度的情况下，在外载驱动下进行压缩，产生弯曲变形进行塑造，形状塑造完成后自然冷却并固定组成所述多稳态支臂(11)，当对多稳态支臂(11)的全部曲梁结构(1-1)同时升温至相同温度，全部曲梁结构(1-1)回复至展开状态释放预应力使多稳态支臂(11)直线伸展，当对多稳态支臂(11)弯曲外侧的曲梁结构(1-1)升温时长大于弯曲内侧的曲梁结构(1-1)升温时长，弯曲外侧的曲梁结构(1-1)展开大于弯曲内侧的曲梁结构(1-1)使多稳态支臂(11)产生弯折，所述手指(5)的弯折与多稳态支臂(11)弯折形式相同。

3.根据权利要求2所述的一种基于形状记忆聚合物的零泊松比多稳态伸展臂，其特征在于：所述曲梁结构(1-1)的两侧利用聚酰亚胺粘合剂将电加热片粘贴在初始展开状态下的含增强纤维的形状记忆聚合物的内侧表面，通过温度控制器对所述电加热片进行温度调控，从而改变曲梁结构(1-1)的温度。

4.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物的零泊松比多稳态伸展臂，其特征在于：所述复合型负刚度蜂窝结构(2)之间通过高温固化进行无缝连接，为进行无缝连接，复合型负刚度蜂窝结构(2)接口处设置为坡面。

5.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物的零泊松比多稳态伸展臂，其特征在于：所述多稳态支臂(11)为根部粗头部细的结构，在不影响强度的情况下节省材料。

6.根据权利要求1所述的一种基于形状记忆聚合物的零泊松比多稳态伸展臂，其特征在于：所述曲梁结构(1-1)可替换为两种变种结构，包括曲梁变种结构一(1-11)和曲梁变种结构二(1-12)，所述曲梁变种结构一(1-11)的横截面尺寸为中间窄两端宽的形式，所述曲梁变种结构二(1-12)的横截面尺寸为中间宽两端窄的形式。