一種姿態(tài)控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種姿態(tài)控制裝置，包括支撐架，所述支撐架包括兩個(gè)以上的彈簧座，彈簧座上下布置，相鄰兩個(gè)彈簧座之間豎直設(shè)置有兩根以上的彈簧，彈簧的材料為雙程記憶合金，彈簧的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個(gè)彈簧座上，相鄰兩個(gè)彈簧座之間通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器連接在一起，每個(gè)萬(wàn)向聯(lián)軸器的上端和下端分別固定連接在其上方和下方的彈簧座上。本實(shí)用新型不僅具有驅(qū)動(dòng)力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長(zhǎng)時(shí)間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，而且具有類(lèi)生物姿態(tài)控制的優(yōu)異性能和簡(jiǎn)潔緊湊的結(jié)構(gòu)，雙程記憶合金彈簧的柔性好，保證姿態(tài)控制裝置的抗沖擊性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種姿態(tài)控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種姿態(tài)控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在姿態(tài)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，目前國(guó)內(nèi)外對(duì)姿態(tài)控制裝置的驅(qū)動(dòng)方式多采用火藥驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)或電機(jī)驅(qū)動(dòng)等方式，火藥驅(qū)動(dòng)存在不可重復(fù)使用、不具備測(cè)試性、價(jià)格昂貴等缺陷；電磁驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)時(shí)間振動(dòng)后存在工作電壓偏大和運(yùn)動(dòng)件之間相互粘連問(wèn)題；電機(jī)驅(qū)動(dòng)存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜等缺陷；為解決姿態(tài)控制【技術(shù)領(lǐng)域】驅(qū)動(dòng)方式中存在的問(wèn)題，一些智能材料，如介電彈性體等被研究用來(lái)實(shí)現(xiàn)姿態(tài)控制驅(qū)動(dòng)。瑞士聯(lián)邦材料測(cè)試和研究實(shí)驗(yàn)室的Silvain Michel應(yīng)用介電彈性體制作了飛艇的左右尾舵和升降舵,研究實(shí)現(xiàn)了飛艇的飛行控制，該飛艇能實(shí)現(xiàn)30°的偏轉(zhuǎn)、產(chǎn)生力矩2.76N.cm，但是該技術(shù)存在驅(qū)動(dòng)電壓需要高達(dá)幾千伏、驅(qū)動(dòng)力小等缺點(diǎn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型的目的在于提供一種姿態(tài)控制裝置，該姿態(tài)控制裝置具有驅(qū)動(dòng)電壓低、驅(qū)動(dòng)力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長(zhǎng)時(shí)間工作、成本低、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種姿態(tài)控制裝置，包括支撐架，所述支撐架包括兩個(gè)以上的彈簧座，彈簧座上下布置，相鄰兩個(gè)彈簧座之間設(shè)置有萬(wàn)向聯(lián)軸器及兩根以上豎直的彈簧，彈簧的材料為雙程記憶合金，彈簧的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個(gè)彈簧座上，相鄰兩個(gè)彈簧座之間通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器連接在一起，每個(gè)萬(wàn)向聯(lián)軸器的上端和下端分別固定連接在其上方和下方的彈簧座上。
[0005]優(yōu)選地，每根彈簧均通過(guò)隔熱套與彈簧座相連，隔熱套固定連接在彈簧座上，每根彈簧的端部均固定連接在隔熱套上。
[0006]優(yōu)選地，每根彈簧均螺紋連接在隔熱套的內(nèi)壁上。
[0007]優(yōu)選地，所述隔熱套的內(nèi)腔設(shè)置有隔斷臺(tái)，隔斷臺(tái)將隔熱套的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔。
[0008]優(yōu)選地，所述隔熱套為微晶玻璃陶瓷。
[0009]優(yōu)選地，所述彈簧座整體呈圓盤(pán)狀。
[0010]優(yōu)選地，彈簧由CuZnAl雙程記憶合金材料制成，其表面鍍錫。
[0011]優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)彈簧座之間設(shè)置的彈簧的數(shù)量為2?6個(gè)。
[0012]優(yōu)選地，所述彈簧為加熱時(shí)伸長(zhǎng)的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個(gè)彈簧座之間的每根彈簧的預(yù)拉伸量為10%?30%。
[0013]優(yōu)選地，所述彈簧為加熱時(shí)縮短的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個(gè)彈簧座之間的每根彈簧的預(yù)壓縮量為10%?30%。
[0014]總體而言，通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0015]本實(shí)用新型采用雙程記憶合金材料的彈簧作為姿態(tài)控制執(zhí)行件，初始狀態(tài)，姿態(tài)控制裝置兩側(cè)的彈簧抗力相同，故姿態(tài)控制裝置處于平衡狀態(tài)，當(dāng)給一側(cè)的彈簧通電加熱時(shí)，在熱激勵(lì)下彈簧發(fā)生相變，另一側(cè)的預(yù)拉伸或預(yù)壓縮的彈簧具有回復(fù)到原長(zhǎng)的趨勢(shì)，姿態(tài)控制裝置兩側(cè)的彈簧抗力失衡，故姿態(tài)控制裝置向一側(cè)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)通電加熱的激勵(lì)撤去后，彈簧又能恢復(fù)到原來(lái)兩側(cè)的彈簧抗力相同的狀態(tài)，姿態(tài)控制裝置重新回到原來(lái)平衡狀態(tài)。本實(shí)用新型不僅具有驅(qū)動(dòng)力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長(zhǎng)時(shí)間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，而且具有類(lèi)生物姿態(tài)控制的優(yōu)異性能和簡(jiǎn)潔緊湊的結(jié)構(gòu)，雙程記憶合金彈簧的柔性好，保證姿態(tài)控制裝置的抗沖擊性。
[0016]另外，如果彈簧座的數(shù)量為三個(gè)以上，則姿態(tài)控制裝置的姿態(tài)控制范圍可以由多個(gè)彈簧座的姿態(tài)控制范圍累加而成，彈簧座越多，姿態(tài)控制裝置姿態(tài)控制范圍就越大，姿態(tài)控制裝置的柔性就越大，其姿態(tài)控制靈活性就越高，本姿態(tài)控制裝置具有類(lèi)生物的優(yōu)異性能和簡(jiǎn)潔緊湊的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了仿生驅(qū)動(dòng)和柔性驅(qū)動(dòng)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本實(shí)用新型平衡狀態(tài)下的示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型姿態(tài)控制后的示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型中隔熱套的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0022]如圖1?圖3所示，一種姿態(tài)控制裝置，包括支撐架1，所述支撐架I包括兩個(gè)以上的彈簧座11，彈簧座11上下布置，相鄰兩個(gè)彈簧座11之間設(shè)置有萬(wàn)向聯(lián)軸器12及兩根以上豎直的彈簧2，彈簧2的材料為雙程記憶合金，優(yōu)選地，彈簧2由CuZnAl雙程記憶合金材料制成，其表面鍍錫。彈簧2的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個(gè)彈簧座11上，相鄰兩個(gè)彈簧座11之間通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器12連接在一起，每個(gè)萬(wàn)向聯(lián)軸器12的上端和下端分別固定連接在其上方和下方的彈簧座11上，萬(wàn)向聯(lián)軸器12能夠各個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而能夠帶動(dòng)彈簧座11各個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述彈簧座11整體呈圓盤(pán)狀，這樣彈簧座11在萬(wàn)向聯(lián)軸器12的帶動(dòng)下，可以在多個(gè)方向上進(jìn)行姿態(tài)控制，姿態(tài)控制裝置的靈活性比較聞。
[0023]圖1?圖3示出的為三個(gè)彈簧座11時(shí)的情況。使用時(shí)，還可以進(jìn)行擴(kuò)展。在最上方和最下方的彈簧座11上疊加彈簧2、萬(wàn)向聯(lián)軸器12及彈簧座11等。如果把一個(gè)彈簧座
11、連接在一個(gè)彈簧座11某一端上的萬(wàn)向聯(lián)軸器12、多根彈簧2及多個(gè)隔熱套3看作一個(gè)作動(dòng)單元，則這些作動(dòng)單元可以進(jìn)行疊加安裝，這樣姿態(tài)控制裝置就可以有N個(gè)作動(dòng)單元工作(其中N為正整數(shù))。
[0024]進(jìn)一步，每根彈簧2均通過(guò)隔熱套3與彈簧座11相連，隔熱套3固定連接在彈簧座11上，每根彈簧2的端部均固定連接在隔熱套3上，隔熱套3的材料為可加工的微晶玻璃陶瓷。作為優(yōu)選，每根彈簧2均螺紋連接在隔熱套3的內(nèi)壁上。參照?qǐng)D4，所述隔熱套3的內(nèi)腔設(shè)置有隔斷臺(tái)31，隔斷臺(tái)31將隔熱套3的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔。隔熱套3的外側(cè)設(shè)置有外螺紋，內(nèi)側(cè)設(shè)置有內(nèi)螺紋，隔熱套3的外側(cè)螺紋連接在彈簧座11上，其內(nèi)側(cè)螺紋連接彈簧2。如果上下相對(duì)的兩根彈簧2安裝在同一個(gè)隔熱套3內(nèi)，則隔熱套3內(nèi)的隔斷臺(tái)31可以防止其內(nèi)連接的兩根彈簧2相互擠壓而影響預(yù)伸長(zhǎng)量或預(yù)壓縮量。由于彈簧2會(huì)進(jìn)行加熱升溫，因此隔熱套3能有效防止彈簧2上的熱量擴(kuò)散到其它的零件上，以防影響其它零件的正常使用。
[0025]進(jìn)一步，相鄰兩個(gè)彈簧座11之間設(shè)置的彈簧2的數(shù)量為2?6個(gè)，這些彈簧2分成兩列設(shè)置在彈簧座11上，這樣比較容易控制彈簧座11的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，彈簧座11的轉(zhuǎn)動(dòng)比較準(zhǔn)確，不易發(fā)生晃動(dòng)及偏離預(yù)定位置，而且也有助于提高姿態(tài)控制裝置的驅(qū)動(dòng)力。作為一種優(yōu)選，如果將彈簧2的數(shù)量設(shè)置為4個(gè)，則這4個(gè)彈簧排列在一正方形的四個(gè)頂點(diǎn)上，這樣圓盤(pán)狀的彈簧座11可以在多個(gè)方向自由進(jìn)行姿態(tài)控制。
[0026]進(jìn)一步，作為一種選擇，所述彈簧2可以為加熱時(shí)高溫伸長(zhǎng)的CuZnAl記憶合金材料制成，其處于伸長(zhǎng)狀態(tài)的相變溫度為80°C?95°C，相鄰兩個(gè)彈簧座11之間的每根彈簧2的預(yù)拉伸量為10%?30%?；蛘?，作為另一種選擇，所述彈簧2可以為加熱時(shí)高溫縮短的CuZnAl記憶合金彈簧，其處于縮短狀態(tài)的相變溫度為65°C?85°C，相鄰兩個(gè)彈簧座11之間的每根彈簧2的預(yù)壓縮量為10%?30%。每根彈簧2在安裝時(shí)先進(jìn)行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮，這樣便于通電加熱后其快速帶動(dòng)彈簧座11運(yùn)動(dòng)，這種結(jié)構(gòu)會(huì)顯著提高姿態(tài)控制裝置的響應(yīng)速度、驅(qū)動(dòng)力和姿態(tài)控制角度，有助于提高工作效率。
[0027]本實(shí)用新型姿態(tài)控制裝置采用雙程記憶合金材料的彈簧2作為姿態(tài)控制執(zhí)行件，初始狀態(tài)，姿態(tài)控制裝置兩側(cè)的彈簧2抗力相同，故姿態(tài)控制裝置處于平衡狀態(tài)，彈簧座11不姿態(tài)控制。當(dāng)給一側(cè)的彈簧2通電加熱時(shí)，在熱激勵(lì)下彈簧2發(fā)生相變，另一側(cè)的預(yù)拉伸或預(yù)壓縮的彈簧2具有回復(fù)到原長(zhǎng)的趨勢(shì)，姿態(tài)控制裝置兩側(cè)的彈簧2抗力失衡，故姿態(tài)控制裝置向一側(cè)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)通電加熱的激勵(lì)撤去后，彈簧2又能恢復(fù)到原來(lái)兩側(cè)的彈簧2抗力相同的狀態(tài)，姿態(tài)控制裝置重新回到原來(lái)平衡狀態(tài)。本實(shí)用新型不僅具有驅(qū)動(dòng)力大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長(zhǎng)時(shí)間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優(yōu)點(diǎn)，而且具有類(lèi)生物的優(yōu)異性能和簡(jiǎn)潔緊湊的結(jié)構(gòu)，彈簧2的柔性好，保證姿態(tài)控制裝置的抗沖擊性。
[0028]如果彈簧座11的數(shù)量為三個(gè)以上，則最下方的彈簧座11不能姿態(tài)控制，在上的所有彈簧座11均能姿態(tài)控制，姿態(tài)控制裝置的姿態(tài)控制角度可以由多個(gè)彈簧座11的姿態(tài)控制角度累加而成，彈簧座11越多，姿態(tài)控制裝置姿態(tài)控制角度就越大，姿態(tài)控制裝置的柔性就越大，其姿態(tài)控制靈活性就越高，本姿態(tài)控制裝置具有類(lèi)生物的優(yōu)異性能和簡(jiǎn)潔緊湊的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了仿生驅(qū)動(dòng)和柔性驅(qū)動(dòng)。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種姿態(tài)控制裝置，包括支撐架(I)，其特征在于:所述支撐架(I)包括兩個(gè)以上的彈簧座(11)，彈簧座(11)上下布置，相鄰兩個(gè)彈簧座(11)之間設(shè)置有萬(wàn)向聯(lián)軸器(12)及兩根以上豎直的彈簧(2)，彈簧(2)的材料為雙程記憶合金，彈簧(2)的上下兩端分別固定連接在與其相鄰的上下兩個(gè)彈簧座(11)上，相鄰兩個(gè)彈簧座(11)之間通過(guò)萬(wàn)向聯(lián)軸器(12)連接在一起，每個(gè)萬(wàn)向聯(lián)軸器(12)的上端和下端分別固定連接在其上方和下方的彈簧座(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:每根彈簧(2)均通過(guò)隔熱套(3)與彈簧座(11)相連，隔熱套(3)固定連接在彈簧座(11)上，每根彈簧(2)的端部均固定連接在隔熱套(3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:每根彈簧(2)均螺紋連接在隔熱套(3)的內(nèi)壁上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:所述隔熱套(3)的內(nèi)腔設(shè)置有隔斷臺(tái)(31)，隔斷臺(tái)(31)將隔熱套(3)的內(nèi)腔分隔成上腔和下腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:所述隔熱套(3)為微晶玻璃陶瓷。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:所述彈簧座(11)整體呈圓盤(pán)狀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:彈簧(2)由CuZnAl雙程記憶合金材料制成，其表面鍍錫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:相鄰兩個(gè)彈簧座(11)之間設(shè)置的彈簧⑵的數(shù)量為2?6個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:所述彈簧(2)為加熱時(shí)伸長(zhǎng)的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個(gè)彈簧座(11)之間的每根彈簧(2)的預(yù)拉伸量為10%?30%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種姿態(tài)控制裝置，其特征在于:所述彈簧(2)為加熱時(shí)縮短的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個(gè)彈簧座(11)之間的每根彈簧(2)的預(yù)壓縮量為10%?30%。
【文檔編號(hào)】G05D1/08GK204065834SQ201420528036
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】李響, 袁長(zhǎng)宏, 李振華 申請(qǐng)人:湖北三江航天紅林探控有限公司