一種姿態(tài)控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種姿態(tài)控制裝置，包括支撐架，所述支撐架包括兩個以上的彈簧座，彈簧座上下布置，相鄰兩個彈簧座之間豎直設(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彈簧座上，相鄰兩個彈簧座之間通過萬向聯(lián)軸器連接在一起，每個萬向聯(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。本實用新型不僅具有驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優(yōu)點，而且具有類生物姿態(tài)控制的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(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。
【專利說明】一種姿態(tài)控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實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】，目前國內(nèi)外對姿態(tài)控制裝置的驅(qū)動方式多采用火藥驅(qū)動、電磁驅(qū)動或電機驅(qū)動等方式，火藥驅(qū)動存在不可重復(fù)使用、不具備測試性、價格昂貴等缺陷；電磁驅(qū)動長時間振動后存在工作電壓偏大和運動件之間相互粘連問題；電機驅(qū)動存在體積大、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)動方式中存在的問題，一些智能材料，如介電彈性體等被研究用來實現(xiàn)姿態(tài)控制驅(qū)動。瑞士聯(lián)邦材料測試和研究實驗室的Silvain Michel應(yīng)用介電彈性體制作了飛艇的左右尾舵和升降舵,研究實現(xiàn)了飛艇的飛行控制，該飛艇能實現(xiàn)30°的偏轉(zhuǎn)、產(chǎn)生力矩2.76N.cm，但是該技術(shù)存在驅(qū)動電壓需要高達幾千伏、驅(qū)動力小等缺點。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本實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)動電壓低、驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、便于安裝等優(yōu)點。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，按照本實用新型的一個方面，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以上的彈簧座，彈簧座上下布置，相鄰兩個彈簧座之間設(shè)置有萬向聯(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彈簧座上，相鄰兩個彈簧座之間通過萬向聯(lián)軸器連接在一起，每個萬向聯(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，隔斷臺將隔熱套的內(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，相鄰兩個彈簧座之間設(shè)置的彈簧的數(shù)量為2?6個。
[0012]優(yōu)選地，所述彈簧為加熱時伸長的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座之間的每根彈簧的預(yù)拉伸量為10%?30%。
[0013]優(yōu)選地，所述彈簧為加熱時縮短的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座之間的每根彈簧的預(yù)壓縮量為10%?30%。
[0014]總體而言，通過本實用新型所構(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)，當給一側(cè)的彈簧通電加熱時，在熱激勵下彈簧發(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)到原長的趨勢，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)運動。當通電加熱的激勵撤去后，彈簧又能恢復(fù)到原來兩側(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平衡狀態(tài)。本實用新型不僅具有驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優(yōu)點，而且具有類生物姿態(tài)控制的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(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)量為三個以上，則姿態(tài)控制裝置的姿態(tài)控制范圍可以由多個彈簧座的姿態(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)控制裝置具有類生物的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了仿生驅(qū)動和柔性驅(qū)動。

【專利附圖】

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

【具體實施方式】
[0021]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。此外，下面所描述的本實用新型各個實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包括兩個以上的彈簧座11，彈簧座11上下布置，相鄰兩個彈簧座11之間設(shè)置有萬向聯(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彈簧座11上，相鄰兩個彈簧座11之間通過萬向聯(lián)軸器12連接在一起，每個萬向聯(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，萬向聯(lián)軸器12能夠各個方向轉(zhuǎn)動，從而能夠帶動彈簧座11各個方向轉(zhuǎn)動。優(yōu)選地，所述彈簧座11整體呈圓盤狀，這樣彈簧座11在萬向聯(lián)軸器12的帶動下，可以在多個方向上進行姿態(tài)控制，姿態(tài)控制裝置的靈活性比較聞。
[0023]圖1?圖3示出的為三個彈簧座11時的情況。使用時，還可以進行擴展。在最上方和最下方的彈簧座11上疊加彈簧2、萬向聯(lián)軸器12及彈簧座11等。如果把一個彈簧座
11、連接在一個彈簧座11某一端上的萬向聯(lián)軸器12、多根彈簧2及多個隔熱套3看作一個作動單元，則這些作動單元可以進行疊加安裝，這樣姿態(tài)控制裝置就可以有N個作動單元工作(其中N為正整數(shù))。
[0024]進一步，每根彈簧2均通過隔熱套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。參照圖4，所述隔熱套3的內(nèi)腔設(shè)置有隔斷臺31，隔斷臺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。如果上下相對的兩根彈簧2安裝在同一個隔熱套3內(nèi)，則隔熱套3內(nèi)的隔斷臺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)伸長量或預(yù)壓縮量。由于彈簧2會進行加熱升溫，因此隔熱套3能有效防止彈簧2上的熱量擴散到其它的零件上，以防影響其它零件的正常使用。
[0025]進一步，相鄰兩個彈簧座11之間設(shè)置的彈簧2的數(shù)量為2?6個，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)動方向，彈簧座11的轉(zhuǎn)動比較準確，不易發(fā)生晃動及偏離預(yù)定位置，而且也有助于提高姿態(tài)控制裝置的驅(qū)動力。作為一種優(yōu)選，如果將彈簧2的數(shù)量設(shè)置為4個，則這4個彈簧排列在一正方形的四個頂點上，這樣圓盤狀的彈簧座11可以在多個方向自由進行姿態(tài)控制。
[0026]進一步，作為一種選擇，所述彈簧2可以為加熱時高溫伸長的CuZnAl記憶合金材料制成，其處于伸長狀態(tài)的相變溫度為80°C?95°C，相鄰兩個彈簧座11之間的每根彈簧2的預(yù)拉伸量為10%?30%。或者，作為另一種選擇，所述彈簧2可以為加熱時高溫縮短的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在安裝時先進行預(yù)拉伸或預(yù)壓縮，這樣便于通電加熱后其快速帶動彈簧座11運動，這種結(jié)構(gòu)會顯著提高姿態(tài)控制裝置的響應(yīng)速度、驅(qū)動力和姿態(tài)控制角度，有助于提高工作效率。
[0027]本實用新型姿態(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。當給一側(cè)的彈簧2通電加熱時，在熱激勵下彈簧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)到原長的趨勢，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)運動。當通電加熱的激勵撤去后，彈簧2又能恢復(fù)到原來兩側(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平衡狀態(tài)。本實用新型不僅具有驅(qū)動力大、結(jié)構(gòu)簡單、可反復(fù)使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優(yōu)點，而且具有類生物的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(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)控制裝置具有類生物的優(yōu)異性能和簡潔緊湊的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了仿生驅(qū)動和柔性驅(qū)動。
[0029]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(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)包括兩個以上的彈簧座(11)，彈簧座(11)上下布置，相鄰兩個彈簧座(11)之間設(shè)置有萬向聯(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彈簧座(11)上，相鄰兩個彈簧座(11)之間通過萬向聯(lián)軸器(12)連接在一起，每個萬向聯(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(31)，隔斷臺(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:相鄰兩個彈簧座(11)之間設(shè)置的彈簧⑵的數(shù)量為2?6個。
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)為加熱時伸長的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座(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)為加熱時縮短的雙程記憶合金彈簧，相鄰兩個彈簧座(11)之間的每根彈簧(2)的預(yù)壓縮量為10%?30%。
【文檔編號】G05D1/08GK204065834SQ201420528036
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】李響, 袁長宏, 李振華 申請人:湖北三江航天紅林探控有限公司