一种形状记忆合金的多级并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种形状记忆合金的多级并联机构，包括：依次连接的多级平台，其中，第一级平台为静平台，剩余的平台为动平台；动平台上设置有电路板；设置在每相邻两级平台之间的多个支座、多个球铰、多个刚性杆、形状记忆合金部件，支座设置在每相邻的两级平台中的上级平台上；球铰与对应的支座连接；刚性杆的一端连接对应的球铰，另一端连接至下级平台；形状记忆合金部件的一端连接上级平台，另一端连接下级平台，形状记忆合金部件与对应的电路板连接；形状记忆合金部件在对应的电路板的控制下通电，以驱动对应的下级平台运动。本发明专利技术能够实现复杂、精细的位姿，控制简单，重量轻，可以应用在多种工作场景。应用在多种工作场景。应用在多种工作场景。

【技术实现步骤摘要】
一种形状记忆合金的多级并联机构


[0001]本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种形状记忆合金的多级并联机构。

技术介绍

[0002]并联机构也叫做并联机器人，是指动平台和静平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。与传统串联机构相比，并联机构具有高精度、高承载能力、高刚度、机构简单而且紧凑的优点，同时还有易于高速运动的特点，但是随着时代发展，传统的液压缸或者电动缸驱动的方式已经不能满足包括医疗机器人、加工机床、空间站对接机构、军用机器人等领域对并联机构提出的新需求。形状记忆合金作为一种新型材料，具有优良的理化性能和相容性，以它作为驱动结构往往具有结构简单、控制精确，定位精度高等优点。
[0003]形状记忆合金是目前形状记忆材料中记忆性能最好的材料，它可以根据温度的不同控制自身的形变，且控制精度可以达到毫米级别。因此使用形状记忆合金进行驱动具有变形量大、变位迅速、方向自由以及控制简单等优点。形状记忆合金质地较轻，因此用形状记忆合金进行驱动的机构通常特别适合于高精度的小负载高速机器人，如反应堆驱动装置、人工心脏、探测器等。使用形状记忆合金作为驱动的多层并联机构，对我国精密机械以及复杂并联机构的进一步研发具有重要先导意义。
[0004]因此，本领域的技术人员致力于开发一种形状记忆合金的多级并联机构，与传统并联机构相比，该多级并联机构能够实现更加复杂、更加精细的位姿。当该多级并联机构应用在柔性臂中，柔性臂通常具有良好的柔顺性。与此同时，形状记忆合金在各个刚性平台之间规则连接，使得多层并联机构的控制更加简单。可以更加方便地展开后续研究与数据采集，从而进一步发展柔性臂技术。

技术实现思路

[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种形状记忆合金的多级并联机构，包括：
[0006]依次连接的多级平台，其中，所述多级平台中的第一级平台为静平台，剩余的平台为动平台；所述动平台上设置有电路板；
[0007]设置在每相邻两级平台之间的多个支座、多个球铰、多个刚性杆、形状记忆合金部件，其中：
[0008]所述多个支座分别设置在每相邻的两级平台中的上级平台上；
[0009]所述多个球铰分别与对应的所述支座连接；
[0010]所述刚性杆的一端连接对应的所述球铰，另一端连接至下级平台；
[0011]形状记忆合金部件的一端连接所述上级平台，另一端连接所述下级平台，所述形状记忆合金部件与对应的所述动平台上的所述电路板连接；
[0012]所述形状记忆合金部件被配置为在对应的所述电路板的控制下通电，以驱动对应的所述下级平台运动。
[0013]在一些实施方式中，可选地，所述多个刚性杆呈对称布置。
[0014]在一些实施方式中，可选地，所述多个支座的数量为4个，分别布置在所述上级平台的四个对角；所述多个刚性杆的数量为4个，分别通过对应的所述球铰与对应的所述支座连接。
[0015]在一些实施方式中，可选地，所述相邻两级之间的所述形状记忆合金部件的数量为多个。
[0016]在一些实施方式中，可选地，所述相邻两级之间设置有多组所述形状记忆合金部件，且每一组所述形状记忆合金部件的数量为多个。
[0017]在一些实施方式中，可选地，所述相邻两级平台之间的所述多个形状记忆合金部件被配置为能够同时受到对应的所述电路板的控制。
[0018]在一些实施方式中，可选地，不同级的平台之间的所述多个形状记忆合金部件被配置为能够受到独立控制。
[0019]在一些实施方式中，可选地，所述多级平台的每个均为近似圆盘形。
[0020]在一些实施方式中，可选地，所述多级平台中的每一个平台具有不同的直径，其中，所述静平台的直径最大，其余平台的直径依次变小。
[0021]在一些实施方式中，可选地，所述多级平台在初始状态下相互之间保持平行，所述初始状态是指所述形状记忆合金部件处于常温时的状态。
[0022]本专利技术提供的形状记忆合金的多级并联机构具有如下技术效果：
[0023]1、本专利技术利用形状记忆合金层的收缩形变作为驱动力，通过对电路板进行固定位置的通电对形状记忆合金进行加热，从而使其进行收缩运动，平台之间也会进行相对位置的偏转。进一步，各级平台之间使用刚性连杆与球铰进行连接，从而在限制机构平移自由度的同时，增加整体机构的刚度。进一步，本专利技术在工作完成之后，由于电路板中不再有电流，因此，随着形状记忆合金的温度逐渐降低，整个机构将最终自动恢复至初始状态。此外，可以通过在每个方向采用多根形状记忆合金并联的方式来增大驱动力。因此，本专利技术在保证一定的运动精度的同时，控制也相对简单，且具有一定的带载能力，进一步拓宽了并联机构的种类，增大了并联机构在各领域的应用可能。
[0024]2、本专利技术精度高，控制简单，因此可以作为一种新型的柔性臂结构，与目前的柔性臂相比，本专利技术柔顺度更高，可以完成更多、更复杂的位姿。与此同时，本专利技术具有一定的负载能力，可以更好地与其它结构配合，拓展其应用范围。
[0025]3、由于并联机构各个平台之间是利用球铰与刚性连杆进行连接的，力学性能较好，因此可以在一定范围内增加其动平台的数量。随着动平台数量的增多，机构的柔顺的增强，并且运动的幅度更大，末端能够完成的位姿也更多。因此可能适用于更多复杂的工作环境。
[0026]以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
附图说明
[0027]图1是本专利技术的一个较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0028]以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
[0029]在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
[0030]如图1所示，本专利技术公开了一种形状记忆合金的多层并联机构，包括依次连接的多级平台，其中，第一级平台为静平台1，剩余的平台为动平台。其中，每相邻的两级平台之间通过刚性杆5实现并联连接。具体如下，在上级平台上设置有支座7，支座7通过焊接或螺丝的方式固定在上级平台上；刚性杆5的一端连接至相邻的下级动平台，另一端连接至球铰6，球铰6与上级平台上的支座7连接，从而完成了相邻两级平台之间的连接。以此类推，每相邻的两级平台之间通过上述刚性杆5、支座7、球铰6的组合完成连接，从而可以完成多级平台的并联连接。在每相邻的两级平台之间均设置有形状记忆合金部件8；形状记忆合金部件8的一端与上级平台连接，另一端与下级平台连接。在每一级动平台上设置有电路板9，与对应的形状记忆合金部件8连接，用于给形状记忆合金部件8通电；形状记忆合金部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形状记忆合金的多级并联机构，其特征在于，包括：依次连接的多级平台，其中，所述多级平台中的第一级平台为静平台，剩余的平台为动平台；所述动平台上设置有电路板；设置在每相邻两级平台之间的多个支座、多个球铰、多个刚性杆、形状记忆合金部件，其中：所述多个支座分别设置在每相邻的两级平台中的上级平台上；所述多个球铰分别与对应的所述支座连接；所述刚性杆的一端连接对应的所述球铰，另一端连接至下级平台；形状记忆合金部件的一端连接所述上级平台，另一端连接所述下级平台，所述形状记忆合金部件与对应的所述动平台上的所述电路板连接；所述形状记忆合金部件被配置为在对应的所述电路板的控制下通电，以驱动对应的所述下级平台运动。2.如权利要求1所述的多级并联机构，其特征在于，所述多个刚性杆呈对称布置。3.如权利要求2所述的多级并联机构，其特征在于，所述多个支座的数量为4个，分别布置在所述上级平台的四个对角；所述多个刚性杆的数量为4个，分别通过对应的所述球铰与对应的所述支座连接。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：顿向明，敬忠良，潘汉，黄健哲，常子翔，高峻峰，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：