碳纳米复合材料型工质驱动器制造技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米复合材料型工质驱动器，包括：激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器或常温式碳纳米复合材料型工质驱动器；激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器包括：激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器或激光式三维石墨烯复合凝胶筒型热工质协同驱动器；激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器包括：碳纳米管纤维纱线螺旋层、导热式工质双向工作筒层、传热干燥杆芯层、绝热层、工质、环筒工质室、驱动环、驱动输出端、激光器、激光辐照靶区A、激光辐照靶区B。本发明专利技术将碳纳米管纤维纱线螺旋层吸收工质后的膨胀效应与高温条件下的热膨胀效应相结合，使驱动输出端能够产生伸长或旋转的高效驱动叠加功能。

Carbon nanocomposite actuator

The invention discloses a carbon nanocomposites type working fluid driver, which comprises a laser type carbon nanocomposites type thermal working fluid cooperative driver or a normal temperature type carbon nanocomposites type working fluid driver; a laser type carbon nanocomposites type thermal working fluid cooperative driver includes a laser type carbon nanotubes fiber yarn helical type thermal working fluid cooperative driver or a laser type three-dimensional graphene complex. The spiral type thermal working synergistic driver of the laser carbon nanotube fiber yarn includes: carbon nano tube fiber yarn spiral layer, thermal conductive working cylinder bidirectional working cylinder, heat transfer drying rod core layer, insulation layer, working medium, annular cylinder working chamber, driving ring, driving output terminal, laser, laser radiation target area A, laser radiation target area B. The invention combines the expansion effect of the spiral layer of carbon nanotube fiber yarn after absorbing working substance with the thermal expansion effect under high temperature, so that the drive output terminal can produce the high-efficiency driving superposition function of elongation or rotation.

【技术实现步骤摘要】
碳纳米复合材料型工质驱动器
本专利技术属于机器人、人工智能和光机电一体化中的驱动器
，涉及在非直接电源条件下远距离驱动技术，更具体地涉及一种碳纳米复合材料型工质驱动器。
技术介绍
在科技水平快速推动下，机器人、人工智能和光机电一体化以及其驱动器
得到了较快发展，目前机器人的关节驱动装置按照驱动方式可以分为直接驱动和间接驱动。直接驱动方式是指驱动器的输出端直接与关节相连，通过这种驱动方式，驱动器略过减速装置，使关节获得运动所需的力矩。间接驱动方式则是把驱动装置的输出动力通过变速装置或者钢丝绳、连杆机构等传递给关节，其中技术采用较多的便是电机与减速装置配合的驱动方式。目前针对机器人各关节运动以及驱动技术的研究还比较单一，对于其运动过程中的降低功耗效率，增强在多种复杂环境条件下的适应性、驱动性及人机安全性的研究还处于探索阶段。现有的机器人较多采用电机来驱动刚性关节，其技术主要由电机、减速机构、铰链等构件组成，尽管其传动范围广、可以较好的保证位置精度和对运动轨迹的精确跟踪，但由此造成机器人结构偏大，机器人在有限的工作空间下存在可靠性偏低、驱动柔性偏差等问题，在实际应用方面存在明显缺点。人们对机器人关节及驱动机构进行研究，设计了类似四连杆、六连杆、变胞等结构，但装置多采用纯机械控制，虽然能够保证机器人运动性能的一些需求，但是复杂的机械结构、过大的功率消耗大大降低了机器人的整体性能。随着机器人技术开发出现了新的研究领域，对机器人的驱动技术也提出了新的发展要求：如何使新一代机器人及系统具备特殊的驱控功能，以应对并克服多种复杂环境中的相互作用及影响；如何利用复杂环境及自然条件来实现可靠功能驱动，如何实现非直接电源条件下的远距离驱动控制，这些问题有待人们进一步解决。
技术实现思路
针对当前在机器人及驱动领域技术发展存在的系列问题，本专利技术提供一种碳纳米复合材料型工质驱动器，以达到优化拓展机器人及驱动技术的应用范围及在不同环境条件的各项性能指标。本专利技术的一种碳纳米复合材料型工质驱动器的实现具体技术方案包括：激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器或常温式碳纳米复合材料型工质驱动器；所述激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器，包括：激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器或激光式三维石墨烯复合凝胶筒型热工质协同驱动器；所述激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器，包括：碳纳米管纤维纱线螺旋层、导热式工质双向工作筒层、传热干燥杆芯层、绝热层、工质、环筒工质室、驱动环、驱动输出端、激光器、激光辐照靶区A、激光辐照靶区B；述传热干燥杆芯层外面为碳纳米管纤维纱线螺旋层；所述传热干燥杆芯层与碳纳米管纤维纱线螺旋层之间为滑动接触状态；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层外面为导热式工质双向工作筒层；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层与导热式工质双向工作筒层之间有微小距离的空隙；所述导热式工质双向工作筒层外面为绝热层；所述工质能够在一定温度条件下可逆地由液态转换为气态；所述导热式工质双向工作筒层内具有工质流动的系列孔道及系列孔洞；所述系列孔洞口朝向碳纳米管纤维纱线螺旋层；所述系列孔道及系列孔洞能够开展双向工作，包括：即能够向碳纳米管纤维纱线螺旋层提供工质及热量，也能够回收传热干燥杆芯层传送激光光热干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层时产生的工质；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层下端装配环筒工质室；所述环筒工质室是即能够向碳纳米管纤维纱线螺旋层提供工质及激光光热量，也能够储存回收传热干燥杆芯层传送激光光热干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层后产生的工质，使工质能够在激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热湿协同驱动器中形成工作循环；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层上端与驱动环相连接；所述驱动环与驱动输出端相连接；所述激光辐照靶区A连接环筒工质室，并向环筒工质室中储存的工质传送激光辐照后的光热能量，促使环筒工质室中储存的工质由液态转换为气态；所述传热干燥杆芯层穿插过环筒工质室的中空部；所述传热干燥杆芯层与环筒工质室的中空部之间有绝热层；所述激光辐照靶区B与传热干燥杆芯层相连接，并向传热干燥杆芯层提供激光干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层的光热能量。上述方案中，所述激光光热式三维石墨烯复合凝胶筒型热工质协同驱动器，包括：三维石墨烯复合凝胶筒层、导热式工质双向工作筒层、传热干燥杆芯层、绝热层、工质、环筒工质室、驱动环、驱动输出端、激光器、激光辐照靶区A、激光辐照靶区B；所述传热干燥杆芯层外面为三维石墨烯复合凝胶筒层；所述传热干燥杆芯层与三维石墨烯复合凝胶筒层之间处于滑动接触状态；所述三维石墨烯复合凝胶筒层外面为导热式工质双向工作筒层；所述三维石墨烯复合凝胶筒层与导热式工质双向工作筒层之间有微小距离；所述导热式工质双向工作筒层外面为绝热层；所述导热式工质双向工作筒层内具有工质流动的系列孔道及系列孔洞；所述系列孔洞口朝向三维石墨烯复合凝胶筒层；所述系列孔道及系列孔洞能够开展双向工作，包括：即能够向三维石墨烯复合凝胶筒层提供工质及热量，也能够回收传热干燥杆芯层传送激光光热量干燥碳三维石墨烯复合凝胶筒层时产生的工质；所述三维石墨烯复合凝胶筒层下端装配环筒工质室；所述环筒工质室是即能够向三维石墨烯复合凝胶筒层提供工质及热量，也能够回收储存传热干燥杆芯层被激光加热干燥三维石墨烯复合凝胶筒层后产生的工质，使工质能够在激光式三维石墨烯复合凝胶筒型热湿协同驱动器中形成工作循环；所述三维石墨烯复合凝胶筒层上端与驱动环相连接；所述驱动环与驱动输出端相连接；所述激光辐照靶区A连接环筒工质室，并向环筒工质室中储存的工质提供工质由液态变为气态时蒸发工作热能量；所述传热干燥杆芯层穿插过环筒工质室的中空部；所述传热干燥杆芯层与环筒工质室的中空部之间有绝热层；所述激光辐照靶区B与传热干燥杆芯层相连接，并向传热干燥杆芯层提供激光干燥三维石墨烯复合凝胶筒层的光热能量。上述方案中，所述常温式碳纳米复合材料型工质驱动器，包括：常温式碳纳米管纤维纱线螺旋型工质驱动器、常温式三维石墨烯复合凝胶筒型工质驱动器；所述常温式碳纳米管纤维纱线螺旋型工质驱动器，包括：碳纳米管纤维纱线螺旋层、传热干燥杆芯层、环筒支撑体、驱动环、驱动输出端、工质、激光器、激光辐照靶区B；所述传热干燥杆芯层外面为碳纳米管纤维纱线螺旋层；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层下端装配环筒支撑体；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层上端与驱动环相连接；所述驱动环与驱动输出端相连接；所述激光辐照靶区B与传热干燥杆芯层相连接，并向传热干燥杆芯层提供激光光热干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层的热能量；所述工质为环境中的水分子。上述方案中，所述常温式三维石墨烯复合凝胶筒型工质驱动器，包括：三维石墨烯复合凝胶筒层、传热干燥杆芯层、环筒支撑体、驱动环、驱动输出端、工质、激光器、激光辐照靶区B；所述传热干燥杆芯层外面为三维石墨烯复合凝胶筒层；所述三维石墨烯复合凝胶筒层下端装配环筒支撑体；所述三维石墨烯复合凝胶筒层上端与驱动环相连接；所述驱动环与驱动输出端相连接；所述激光辐照靶区B与传热干燥杆芯层相连接，并向传热干燥杆芯层提供激光光热干燥三维石墨烯复合凝胶筒层的热能量；所述工质为环境中的水分子。上述方案中，所述碳纳米管纤维纱线螺旋层是将碳纳米管纤维纱线采用螺旋方式制成；所述碳纳米管纤维纱线包括：由多数单根碳纳米管、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米复合材料型工质驱动器，其特征在于，包括：激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器或常温式碳纳米复合材料型工质驱动器；所述激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器，包括：激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器或激光式三维石墨烯复合凝胶筒型热工质协同驱动器；所述激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器，包括：碳纳米管纤维纱线螺旋层、导热式工质双向工作筒层、传热干燥杆芯层、绝热层、工质、环筒工质室、驱动环、驱动输出端、激光器、激光辐照靶区A、激光辐照靶区B；所述传热干燥杆芯层外面为碳纳米管纤维纱线螺旋层；所述传热干燥杆芯层与碳纳米管纤维纱线螺旋层之间为滑动接触状态；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层外面为导热式工质双向工作筒层；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层与导热式工质双向工作筒层之间有空隙；所述导热式工质双向工作筒层外面为绝热层；所述工质能够在一定温度条件下可逆地由液态转换为气态；所述导热式工质双向工作筒层内具有工质流动的系列孔道及系列孔洞；所述系列孔洞口朝向碳纳米管纤维纱线螺旋层；所述系列孔道及系列孔洞能向碳纳米管纤维纱线螺旋层提供工质及热量，同时能够回收传热干燥杆芯层传送激光光热干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层时产生的工质；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层下端装配环筒工质室；工质通过环筒工质室在激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热湿协同驱动器中形成工作循环；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层上端与驱动环相连接；所述驱动环与驱动输出端相连接；所述激光辐照靶区A连接环筒工质室，并向环筒工质室中储存的工质传送激光辐照后的光热能量；所述传热干燥杆芯层穿插过环筒状工质室的中空部；所述传热干燥杆芯层与环筒工质室的中空部之间有绝热层；所述激光辐照靶区B与传热干燥杆芯层相连接，并向传热干燥杆芯层提供激光干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层的光热能量。...

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米复合材料型工质驱动器，其特征在于，包括：激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器或常温式碳纳米复合材料型工质驱动器；所述激光式碳纳米复合材料型热工质协同驱动器，包括：激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器或激光式三维石墨烯复合凝胶筒型热工质协同驱动器；所述激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热工质协同驱动器，包括：碳纳米管纤维纱线螺旋层、导热式工质双向工作筒层、传热干燥杆芯层、绝热层、工质、环筒工质室、驱动环、驱动输出端、激光器、激光辐照靶区A、激光辐照靶区B；所述传热干燥杆芯层外面为碳纳米管纤维纱线螺旋层；所述传热干燥杆芯层与碳纳米管纤维纱线螺旋层之间为滑动接触状态；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层外面为导热式工质双向工作筒层；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层与导热式工质双向工作筒层之间有空隙；所述导热式工质双向工作筒层外面为绝热层；所述工质能够在一定温度条件下可逆地由液态转换为气态；所述导热式工质双向工作筒层内具有工质流动的系列孔道及系列孔洞；所述系列孔洞口朝向碳纳米管纤维纱线螺旋层；所述系列孔道及系列孔洞能向碳纳米管纤维纱线螺旋层提供工质及热量，同时能够回收传热干燥杆芯层传送激光光热干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层时产生的工质；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层下端装配环筒工质室；工质通过环筒工质室在激光式碳纳米管纤维纱线螺旋型热湿协同驱动器中形成工作循环；所述碳纳米管纤维纱线螺旋层上端与驱动环相连接；所述驱动环与驱动输出端相连接；所述激光辐照靶区A连接环筒工质室，并向环筒工质室中储存的工质传送激光辐照后的光热能量；所述传热干燥杆芯层穿插过环筒状工质室的中空部；所述传热干燥杆芯层与环筒工质室的中空部之间有绝热层；所述激光辐照靶区B与传热干燥杆芯层相连接，并向传热干燥杆芯层提供激光干燥碳纳米管纤维纱线螺旋层的光热能量。2.根据权利要求1所述的碳纳米复合材料型工质驱动器，其特征在于，所述激光式三维石墨烯复合凝胶筒型热工质协同驱动器，包括：三维石墨烯复合凝胶筒层、导热式工质双向工作筒层、传热干燥杆芯层、绝热层、工质、环筒工质室、驱动环、驱动输出端、激光器、激光辐照靶区A、激光辐照靶区B；所述传热干燥杆芯层外面为三维石墨烯复合凝胶筒层；所述传热干燥杆芯层与三维石墨烯复合凝胶筒层之间处于滑动接触状态；所述三维石墨烯复合凝胶筒层外面为导热式工质双向工作筒层；所述三维石墨烯复合凝胶筒层与导热式工质双向工作筒层之间有空隙；所述导热式工质双向工作筒层外面为绝热层；所述导热式工质双向工作筒层内具有工质流动的系列孔道及系列孔洞；所述系列孔洞口朝向三维石墨烯复合凝胶筒层；所述系列孔道及系列孔洞能向三维石墨烯复合凝胶筒层提供工质及激光光热量，同时能够回收传热干燥杆芯层传送激光光热量干燥碳三维石墨烯复合凝胶筒层时产生的工质；所述三维石墨烯复合凝胶筒层下端装配环筒工质室；工质通过环筒工质室能够在激光式三维石墨烯复合凝胶筒型热湿协同驱动器中形成工作循环；所述三维石墨烯复合凝胶筒层上端与驱动环相连接；所述驱动环与驱动输出端相连接；所述激光辐照靶区A连接环筒工质...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁曦明，袁一楠，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42