CN110048644A - 一种基于记忆合金丝的线性驱动器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及线性驱动设备，特别涉及一种基于记忆合金丝的线性驱动器。包括驱动器主体板、固定端子、记忆合金丝、驱动端子、反馈部分及两组滑轮组件，其中两组滑轮组件对称设置于驱动器主体板的两侧，驱动端子可滑动地设置于驱动器主体板的端部，记忆合金丝与驱动端子连接，两端分别盘绕于两组滑轮组件上、且两端端部通过固定端子固定在驱动器主体板上，通过对固定端子供电，驱动记忆合金丝收缩，从而带动驱动端子产生线性运动，反馈部分安装在驱动器主体板上、且与驱动端子连接，反馈部分用于获取驱动端子的运动信息。本发明可实现驱动装置的轻量、高效、清洁、低噪，在医疗机器人、服务机器人等领域可发挥其优势。
Description
技术领域
本发明涉及线性驱动设备，特别涉及一种基于记忆合金丝的线性驱动器。
背景技术
传统的驱动方式，如电机驱动、液压驱动，通常应用于较大负载的驱动，且电机与液压缸均为刚性结构，质量较大，工作时常伴有噪声。在某些机器人应用领域，如医疗、服务、协作等，常要求驱动装置的轻量化、高效率，传统的驱动方式难以满足此类使用需求。因此，急需一种具有柔顺、轻质、较大功率密度，且噪声低、环境清洁等高效特性的线性驱动器，可在众多领域发挥其优势。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提出一种基于记忆合金丝的线性驱动器，以实现柔顺、轻质、较大功率密度，且噪声低、环境清洁等高效特性，可在众多领域发挥其优势。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于记忆合金丝的线性驱动器，包括驱动器主体板、固定端子、记忆合金丝、驱动端子及两组滑轮组件，其中两组滑轮组件对称设置于驱动器主体板的两侧，所述驱动端子可滑动地设置于所述驱动器主体板的端部，所述记忆合金丝与所述驱动端子连接，所述记忆合金丝的两端分别盘绕于两组滑轮组件上、且两端端部通过固定端子固定在所述驱动器主体板上，通过对固定端子供电，驱动记忆合金丝收缩，从而带动驱动端子产生线性运动。
所述基于记忆合金丝的线性驱动器，还包括反馈部分，所述反馈部分安装在所述驱动器主体板上、且与所述驱动端子连接，所述反馈部分用于获取所述驱动端子的运动信息。
所述反馈部分包括微型电位计、滑轮、光轴及驱动器扣合件，其中微型电位计的外壳嵌入在所述驱动器主体板中，内部孔与滑轮连接，所述滑轮通过轴承Ⅱ安装在光轴上，所述光轴的两端与所述驱动器主体板和驱动器扣合件连接，所述驱动器扣合件与驱动器主体板固定连接，所述驱动端子通过连接线与所述滑轮连接。
两组所述滑轮组件结构相同，均包括对称设置于固定端子两侧的多组导向滑轮，多组导向滑轮的直径向所述驱动器主体板的端部方向依次递增，所述记忆合金丝的端部固定在所述固定端子上、且由内向外依次盘绕在多组导向滑轮上。
所述导向滑轮采用绝缘材料。
所述固定端子包括铜片、螺栓、铜环Ⅰ及铜环Ⅱ，其中铜环Ⅰ、铜片及铜环Ⅱ通过螺栓依次紧固于所述驱动器主体板上，所述铜片布置于所述驱动器主体板的两侧，所述铜片将电流输送至铜环Ⅰ与铜环Ⅱ，从而驱动记忆合金丝收缩。
所述螺栓采用绝缘材质。
所述驱动端子包括连接件和输出线，其中连接件的一端设有用于所述记忆合金丝穿过的通孔，另一端与输出线连接，所述输出线用于驱动负载运动。
所述输出线为刚性线。
所述驱动器主体板的一端顶部沿长度方向设有滑槽，所述驱动端子容置于所述滑槽内。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明以记忆合金丝作为驱动，使整体结构轻量化，运行时噪声低。
2.本发明的记忆合金丝呈盘绕状，在保证输出力的前提下，也能够产生较大的驱动行程。
3.本发明使用微型电位计获取的运动信息，可为进一步的反馈控制方法提供基础。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的固定端子的爆炸图；
图3是本发明的导向滑轮的爆炸图；
图4是本发明的驱动端子的爆炸图；
图5是本发明的反馈部分的爆炸图；
图中：1为驱动器主体板，2为固定端子，21为铜片，22为螺栓，23为铜环Ⅰ，24为铜环Ⅱ，3为导向滑轮，31为尼龙滑轮，32为销轴，33为轴承Ⅰ，34为卡簧，4为记忆合金丝，5为驱动端子，51为连接件，52为输出线，53为连接线，6为反馈部分，61为微型电位计，62为滑轮，63为轴承Ⅱ，64为光轴，65为螺钉，66为驱动器扣合件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
如图1所示，本发明提供的一种基于记忆合金丝的线性驱动器，包括驱动器主体板1、固定端子2、记忆合金丝4、驱动端子5及两组滑轮组件，其中两组滑轮组件对称设置于驱动器主体板1的两侧，驱动端子5可滑动地设置于驱动器主体板1的端部，记忆合金丝4与驱动端子5连接，且两端分别盘绕于两组滑轮组件上、且两端端部通过固定端子2固定在驱动器主体板1上，通过对固定端子2供电，驱动记忆合金丝4收缩，从而带动驱动端子5产生线性运动。
基于记忆合金丝的线性驱动器还包括反馈部分6，反馈部分6安装在驱动器主体板1上、且与驱动端子5连接，反馈部分6用于获取驱动端子5的运动信息。驱动器主体板1的一端顶部沿长度方向设有滑槽，驱动端子5容置于滑槽内。
两组滑轮组件结构相同，均包括对称设置于固定端子2两侧的多组导向滑轮3，多组导向滑轮3的直径向驱动器主体板1的端部方向依次递增，记忆合金丝4的端部固定在固定端子2上、且由内向外依次盘绕在多组导向滑轮3上。导向滑轮3采用绝缘材料。
如图2所示，固定端子2包括铜片21、螺栓22、铜环Ⅰ23及铜环Ⅱ24，其中铜环Ⅰ23、铜片21及铜环Ⅱ24通过螺栓22依次紧固于驱动器主体板1上，铜片21布置于驱动器主体板1的两侧，铜片21将电流输送至铜环Ⅰ23与铜环Ⅱ24，从而驱动记忆合金丝4收缩。螺栓22采用绝缘材质，螺栓22具有绝缘性，可防止电路短路。
本发明的实施例中，导向滑轮3和螺栓22均采用尼龙材质。
如图3所示，导向滑轮3包括尼龙滑轮31、销轴32、轴承Ⅰ33及卡簧34，其中销轴32穿过轴承Ⅰ33，且由卡簧34定位，尼龙滑轮31安装于轴承Ⅰ33的外圈上。尼龙滑轮31具有绝缘性，用于盘绕记忆合金丝4，尼龙滑轮31通过轴承Ⅰ33减小与销轴32之间的摩擦，避免记忆合金丝4在收缩时发生卡顿现象。
如图4所示，驱动端子5包括连接件51、输出线52及连接线53，其中连接件51的一端设有用于记忆合金丝4穿过的通孔，另一端与输出线52和连接线53连接，输出线52用于驱动负载运动，连接线53用于与反馈部分6连接。输出线52为刚性线，是线性驱动器的输出端，可以驱动负载运动；连接线53也为刚性线，其另一端连接于反馈部分6，以传递运动信息。
如图5所示，反馈部分6包括微型电位计61、滑轮62、光轴64及驱动器扣合件66，其中微型电位计61的外壳嵌入在驱动器主体板1中，内部孔与滑轮62连接，滑轮62通过轴承Ⅱ63安装在光轴64上，光轴64的两端与驱动器主体板1和驱动器扣合件66连接，驱动器扣合件66与驱动器主体板1固定连接。驱动端子5通过连接线53与滑轮62连接，将记忆合金丝4收缩产生的线性运动转化为滑轮62的转动，并通过微型电位计61获取该角度变化信息，以进行进一步的反馈控制。
本发明以新型材料作为驱动，研制了一种基于记忆合金丝的线性驱动器，可实现驱动装置的小型化、高效率、低噪声，能够满足在医疗机器人、服务机器人等领域对驱动装置的特殊使用需求。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，包括驱动器主体板(1)、固定端子(2)、记忆合金丝(4)、驱动端子(5)及两组滑轮组件，其中两组滑轮组件对称设置于驱动器主体板(1)的两侧，所述驱动端子(5)可滑动地设置于所述驱动器主体板(1)的端部，所述记忆合金丝(4)与所述驱动端子(5)连接，所述记忆合金丝(4)的两端分别盘绕于两组滑轮组件上、且两端端部通过固定端子(2)固定在所述驱动器主体板(1)上，通过对固定端子(2)供电，驱动记忆合金丝(4)收缩，从而带动驱动端子(5)产生线性运动。
2.根据权利要求1所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，还包括反馈部分(6)，所述反馈部分(6)安装在所述驱动器主体板(1)上、且与所述驱动端子(5)连接，所述反馈部分(6)用于获取所述驱动端子(5)的运动信息。
3.根据权利要求2所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，所述反馈部分(6)包括微型电位计(61)、滑轮(62)、光轴(64)及驱动器扣合件(66)，其中微型电位计(61)的外壳嵌入在所述驱动器主体板(1)中，内部孔与滑轮(62)连接，所述滑轮(62)通过轴承Ⅱ(63)安装在光轴(64)上，所述光轴(64)的两端与所述驱动器主体板(1)和驱动器扣合件(66)连接，所述驱动器扣合件(66)与驱动器主体板(1)固定连接，所述驱动端子(5)通过连接线(53)与所述滑轮(62)连接。
4.根据权利要求1所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，两组所述滑轮组件结构相同，均包括对称设置于固定端子(2)两侧的多组导向滑轮(3)，多组导向滑轮(3)的直径向所述驱动器主体板(1)的端部方向依次递增，所述记忆合金丝(4)的端部固定在所述固定端子(2)上、且由内向外依次盘绕在多组导向滑轮(3)上。
5.根据权利要求4所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，所述导向滑轮(3)采用绝缘材料。
6.根据权利要求1所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，所述固定端子(2)包括铜片(21)、螺栓(22)、铜环Ⅰ(23)及铜环Ⅱ(24)，其中铜环Ⅰ(23)、铜片(21)及铜环Ⅱ(24)通过螺栓(22)依次紧固于所述驱动器主体板(1)上，所述铜片(21)布置于所述驱动器主体板(1)的两侧，所述铜片(21)将电流输送至铜环Ⅰ(23)与铜环Ⅱ(24)，从而驱动记忆合金丝(4)收缩。
7.根据权利要求6所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，所述螺栓(22)采用绝缘材质。
8.根据权利要求1所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，所述驱动端子(5)包括连接件(51)和输出线(52)，其中连接件(51)的一端设有用于所述记忆合金丝(4)穿过的通孔，另一端与输出线(52)连接，所述输出线(52)用于驱动负载运动。
9.根据权利要求8所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，所述输出线(52)为刚性线。
10.根据权利要求1所述基于记忆合金丝的线性驱动器，其特征在于，所述驱动器主体板(1)的一端顶部沿长度方向设有滑槽，所述驱动端子(5)容置于所述滑槽内。
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