一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器及扑翼装置

本申请涉及驱动器控制以及扑翼控制技术，具体涉及一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器及扑翼装置。

背景技术：

1、扑翼飞行器在现代环境下拥有非常广泛的应用，在勘察环境，探究形貌上有巨大应用前景，飞行器要执行长时间工作任务，就要达到良好的散热要求，而传统仿生机器主要依靠电量的方式进行控制，在长时间工作后，将会产生大量热量，影响仿生机器人继续工作，针对现代化扑翼飞行器长时间工作要求，以上依靠电量控制已经不能满足实际应用需求。

2、磁性形状记忆合金(msma)近几年发展迅速，是一种变化速度快，在磁场中应变能达到10％的智能材料，msma形状记忆效应具有可逆性，可以在磁性环境下产生变形，这就为msma应用于扑翼装置中提供了条件。

3、基于现代化要求，扑翼飞行器在生产生活当中应用广泛，如公开号cn 116176834a提出一种仿蜻蜓扑翼飞行机器人，该发明基于电机系统提供飞行能量，但飞行器结构设计复杂，且长时间工作下来，将会产生大量热量，影响其继续工作，再如公开号cn 219008103u，提出利用形状记忆合金改变机翼形状提高飞行效率，且以上发明均未涉及直接采用磁性形状记忆合金作为驱动器应用于扑翼装置。

技术实现思路

1、针对上述提到问题，本发明提供了一种结构简单，可同时调节驱动幅度与工作温度的磁性形状记忆合金高频恒温驱动器及扑翼装置。

2、第一方面，本申请提供了一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器，包括驱动箱，所述驱动箱内设有恒温输气壳，两个ⅰ型电磁铁及两个ⅱ型电磁铁；

3、所述恒温输气壳中装配有磁性形状记忆合金棒，两个所述ⅰ型电磁铁位于所述磁性形状记忆合金棒的左右两侧，两个所述ⅱ型电磁铁位于所述磁性形状记忆合金棒的上下两端；

4、所述磁性形状记忆合金棒的输出端固连有驱动端，所述驱动端与所述驱动箱活动连接，且所述驱动端在所述磁性形状记忆合金棒带动下能够上下活动于所述驱动箱上。

5、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述恒温输气壳上设置有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口设置于所述驱动箱的底部。

6、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述恒温输气壳的底部设置有支撑壳，所述磁性形状记忆合金棒的底部放置于所述支撑壳的顶端。

7、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，两个所述ⅱ型电磁铁固连于所述驱动箱的内壁，且其中一个所述ⅱ型电磁铁处于所述驱动端的内部，另一个ⅱ型电磁铁处于所述支撑壳的内部。

8、结合第一方面，在一种可能的实现方式中，所述驱动端包括o型杆及推动杆，所述推动杆固连于所述o型杆的顶端上；所述o型杆的顶端穿出所述驱动箱，所述o型杆的底端伸入所述恒温输气壳并与所述磁性形状记忆合金的顶端固定连接，且所述o型杆与所述驱动箱之间滑动连接。

9、第二方面，本申请提供了一种扑翼装置，该装置活动连接于一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器上。

10、结合第二方面，在一种可能的实现方式中，包括固定铰链，移动铰链及仿生翅膀；所述移动铰链与所述驱动端的输出端活动连接；且所述移动铰链与所述固定铰链转动连接，且所述仿生翅膀转动连在所述移动铰链和所述固定铰链的连接端上；所述移动铰链在所述驱动端的驱使下带动与所述固定铰链端部的所述仿生翅膀扇动。

11、结合第二方面，在一种可能的实现方式中，所述移动铰链包括销轴及合页；所述销轴与所述合页活动连接且所述销轴固定连接于所述推动杆的输出端上；

12、所述固定铰链包括轴和固定块，所述轴与所述固定块固接；

13、所述合页与所述轴转动连接；

14、所述仿生翅膀活动连接在所述合页和所述轴的连接端上；所述移动铰链在所述推动杆的驱使下能够带动与所述固定铰链端部的所述仿生翅膀扇动。

15、本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

16、本发明为一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器及扑翼装置，直接将磁性形状记忆合金作为驱动器应用于扑翼装置，设计简单，避免了传统驱动器或者扑翼装置因为产生大量热量，影响驱动效果且避免了传统扑翼飞行器结构设计复杂；

17、本发明为一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器及扑翼装置，在磁性形状记忆合金棒四个方向安装两对电磁铁，并通过与恒温输气壳的配合，相比于磁性形状记忆合金驱动器使用弹簧的情况下，实现了磁性形状记忆合金棒快速伸缩，达到更高的驱动精度以及速率。

技术特征：

1.一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器，其特征在于，包括驱动箱(1)，所述驱动箱(1)内设有恒温输气壳(1-7)，两个ⅰ型电磁铁(1-5)及两个ⅱ型电磁铁(1-3,1-4)；

2.根据权利要求1所述的一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器，其特征在于，所述恒温输气壳(1-7)上设置有进气口(1-8)和出气口(1-9)，所述进气口(1-8)和所述出气口(1-9)设置于所述驱动箱(1)的底部。

3.根据权利要求1所述的一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器，其特征在于，所述恒温输气壳(1-7)的底部设置有支撑壳(5)，所述磁性形状记忆合金棒(1-6)的底部放置于所述支撑壳(5)的顶端。

4.根据权利要求3所述的一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器，其特征在于，两个所述ⅱ型电磁铁(1-3,1-4)固连于所述驱动箱(1)的内壁，且其中一个所述ⅱ型电磁铁(1-3)处于所述驱动端(b)的内部，另一个ⅱ型电磁铁(1-4)处于所述支撑壳(5)的内部。

5.根据权利要求1所述的一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器，其特征在于，所述驱动端(b)包括o型杆(1-2)及推动杆(1-1)，所述推动杆(1-1)固连于所述o型杆(1-2)的顶端上；所述o型杆(1-2)的顶端穿过所述驱动箱(1)，所述o型杆(1-2)的底端伸入所述恒温输气壳(1-7)并与所述磁性形状记忆合金(1-6)的顶端固定连接，且所述o型杆(1-2)与所述驱动箱(1)之间滑动连接。

6.一种扑翼装置，该装置活动连接于上述权利要求1～5任意一项所述的基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器上。

7.根据权利要求6所述的一种扑翼装置，其特征在于，包括固定铰链(2)，移动铰链(3)及仿生翅膀(4)；

8.根据权利要求7所述的一种扑翼装置，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种基于磁性形状记忆合金的高频恒温驱动器及扑翼装置，包括驱动箱，固定铰链，移动铰链及仿生翅膀。本申请中，在磁性形状记忆合金棒四个方向安装两对电磁铁，相比于磁性形状记忆合金驱动器使用弹簧的情况下，实现了磁性形状记忆合金棒快速伸缩，达到更高的驱动精度以及速率；设计简单，避免了传统驱动器或者扑翼装置因为产生大量热量影响驱动效果，且避免了传统扑翼飞行器结构设计复杂。

技术研发人员：张少斌,秦康伟,陈苏,王建强,谭立彬,杜晨阳,张爱蒙,李春
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/25