一種姿態控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種姿態控制裝置，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軸器連接在一起，每個萬向聯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動力大、結構簡單、可反復使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優點，而且具有類生物姿態控制的優異性能和簡潔緊湊的結構，雙程記憶合金彈簧的柔性好，保證姿態控制裝置的抗沖擊性。
【專利說明】一種姿態控制裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種姿態控制裝置。
【背景技術】
[0002]在姿態控制【技術領域】，目前國內外對姿態控制裝置的驅動方式多采用火藥驅動、電磁驅動或電機驅動等方式，火藥驅動存在不可重復使用、不具備測試性、價格昂貴等缺陷；電磁驅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；電機驅動存在體積大、結構復雜等缺陷；為解決姿態控制【技術領域】驅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姿態控制驅動。瑞士聯邦材料測試和研究實驗室的Silvain Michel應用介電彈性體制作了飛艇的左右尾舵和升降舵,研究實現了飛艇的飛行控制，該飛艇能實現30°的偏轉、產生力矩2.76N.cm，但是該技術存在驅動電壓需要高達幾千伏、驅動力小等缺點。
實用新型內容
[0003]針對現有技術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控制裝置，該姿態控制裝置具有驅動電壓低、驅動力大、結構簡單、可反復使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、便于安裝等優點。
[0004]為實現上述目的，按照本實用新型的一個方面，提供了一種姿態控制裝置，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置有萬向聯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軸器連接在一起，每個萬向聯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]優選地，每根彈簧均螺紋連接在隔熱套的內壁上。
[0007]優選地，所述隔熱套的內腔設置有隔斷臺，隔斷臺將隔熱套的內腔分隔成上腔和下腔。
[0008]優選地，所述隔熱套為微晶玻璃陶瓷。
[0009]優選地，所述彈簧座整體呈圓盤狀。
[0010]優選地，彈簧由CuZnAl雙程記憶合金材料制成，其表面鍍錫。
[0011]優選地，相鄰兩個彈簧座之間設置的彈簧的數量為2?6個。
[0012]優選地，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拉伸量為10%?30%。
[0013]優選地，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壓縮量為10%?30%。
[0014]總體而言，通過本實用新型所構思的以上技術方案與現有技術相比，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控制執行件，初始狀態，姿態控制裝置兩側的彈簧抗力相同，故姿態控制裝置處于平衡狀態，當給一側的彈簧通電加熱時，在熱激勵下彈簧發生相變，另一側的預拉伸或預壓縮的彈簧具有回復到原長的趨勢，姿態控制裝置兩側的彈簧抗力失衡，故姿態控制裝置向一側運動。當通電加熱的激勵撤去后，彈簧又能恢復到原來兩側的彈簧抗力相同的狀態，姿態控制裝置重新回到原來平衡狀態。本實用新型不僅具有驅動力大、結構簡單、可反復使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優點，而且具有類生物姿態控制的優異性能和簡潔緊湊的結構，雙程記憶合金彈簧的柔性好，保證姿態控制裝置的抗沖擊性。
[0016]另外，如果彈簧座的數量為三個以上，則姿態控制裝置的姿態控制范圍可以由多個彈簧座的姿態控制范圍累加而成，彈簧座越多，姿態控制裝置姿態控制范圍就越大，姿態控制裝置的柔性就越大，其姿態控制靈活性就越高，本姿態控制裝置具有類生物的優異性能和簡潔緊湊的結構，實現了仿生驅動和柔性驅動。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0018]圖2為本實用新型平衡狀態下的示意圖；
[0019]圖3為本實用新型姿態控制后的示意圖；
[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、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，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特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0022]如圖1?圖3所示，一種姿態控制裝置，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之間設置有萬向聯軸器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之間通過萬向聯軸器12連接在一起，每個萬向聯軸器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，萬向聯軸器12能夠各個方向轉動，從而能夠帶動彈簧座11各個方向轉動。優選地，所述彈簧座11整體呈圓盤狀，這樣彈簧座11在萬向聯軸器12的帶動下，可以在多個方向上進行姿態控制，姿態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，這樣姿態控制裝置就可以有N個作動單元工作(其中N為正整數)。
[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。作為優選，每根彈簧2均螺紋連接在隔熱套3的內壁上。參照圖4，所述隔熱套3的內腔設置有隔斷臺31，隔斷臺31將隔熱套3的內腔分隔成上腔和下腔。隔熱套3的外側設置有外螺紋，內側設置有內螺紋，隔熱套3的外側螺紋連接在彈簧座11上，其內側螺紋連接彈簧2。如果上下相對的兩根彈簧2安裝在同一個隔熱套3內，則隔熱套3內的隔斷臺31可以防止其內連接的兩根彈簧2相互擠壓而影響預伸長量或預壓縮量。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之間設置的彈簧2的數量為2?6個，這些彈簧2分成兩列設置在彈簧座11上，這樣比較容易控制彈簧座11的轉動方向，彈簧座11的轉動比較準確，不易發生晃動及偏離預定位置，而且也有助于提高姿態控制裝置的驅動力。作為一種優選，如果將彈簧2的數量設置為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的預壓縮量為10%?30%。每根彈簧2在安裝時先進行預拉伸或預壓縮，這樣便于通電加熱后其快速帶動彈簧座11運動，這種結構會顯著提高姿態控制裝置的響應速度、驅動力和姿態控制角度，有助于提高工作效率。
[0027]本實用新型姿態控制裝置采用雙程記憶合金材料的彈簧2作為姿態控制執行件，初始狀態，姿態控制裝置兩側的彈簧2抗力相同，故姿態控制裝置處于平衡狀態，彈簧座11不姿態控制。當給一側的彈簧2通電加熱時，在熱激勵下彈簧2發生相變，另一側的預拉伸或預壓縮的彈簧2具有回復到原長的趨勢，姿態控制裝置兩側的彈簧2抗力失衡，故姿態控制裝置向一側運動。當通電加熱的激勵撤去后，彈簧2又能恢復到原來兩側的彈簧2抗力相同的狀態，姿態控制裝置重新回到原來平衡狀態。本實用新型不僅具有驅動力大、結構簡單、可反復使用、可靠性高、可長時間工作、成本低、噪聲低、便于安裝等優點，而且具有類生物的優異性能和簡潔緊湊的結構，彈簧2的柔性好，保證姿態控制裝置的抗沖擊性。
[0028]如果彈簧座11的數量為三個以上，則最下方的彈簧座11不能姿態控制，在上的所有彈簧座11均能姿態控制，姿態控制裝置的姿態控制角度可以由多個彈簧座11的姿態控制角度累加而成，彈簧座11越多，姿態控制裝置姿態控制角度就越大，姿態控制裝置的柔性就越大，其姿態控制靈活性就越高，本姿態控制裝置具有類生物的優異性能和簡潔緊湊的結構，實現了仿生驅動和柔性驅動。
[0029]本領域的技術人員容易理解，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所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種姿態控制裝置，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)之間設置有萬向聯軸器(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)之間通過萬向聯軸器(12)連接在一起，每個萬向聯軸器(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.根據權利要求1所述的一種姿態控制裝置，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.根據權利要求2所述的一種姿態控制裝置，其特征在于:每根彈簧(2)均螺紋連接在隔熱套(3)的內壁上。
4.根據權利要求2所述的一種姿態控制裝置，其特征在于:所述隔熱套(3)的內腔設置有隔斷臺(31)，隔斷臺(31)將隔熱套(3)的內腔分隔成上腔和下腔。
5.根據權利要求2所述的一種姿態控制裝置，其特征在于:所述隔熱套(3)為微晶玻璃陶瓷。
6.根據權利要求1所述的一種姿態控制裝置，其特征在于:所述彈簧座(11)整體呈圓盤狀。
7.根據權利要求1所述的一種姿態控制裝置，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.根據權利要求1所述的一種姿態控制裝置，其特征在于:相鄰兩個彈簧座(11)之間設置的彈簧⑵的數量為2?6個。
9.根據權利要求1所述的一種姿態控制裝置，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)的預拉伸量為10%?30%。
10.根據權利要求1所述的一種姿態控制裝置，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 優先權日:2014年9月15日
【發明者】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