[发明专利]一种基于压致增稠效应可双向作动的大位移贯入式驱动器

说明书

一种基于压致增稠效应可双向作动的大位移贯入式驱动器，贯入式驱动器包括贯入端，驱动器外壳，位移放大机构、进给装置，传动装置。本发明贯入式驱动器在完全浸没入介质后，依靠压致增稠效应、摩擦作用、放大机构位移放大作用完成贯入式驱动器的双方向运动。本发明的驱动器工作环境为非牛顿流体或类非牛顿流体，具有贯入深度大、效率高，结构简单，质量轻巧，便于携带的特点，特别适合于地理环境勘察、海底探测、深空星体着陆探查等极端环境下的使用。

技术领域

本发明涉及一种贯入式驱动器，具体涉及基于压致增稠效应、摩擦作用、位移放大机构作用，可实现双向运动的大位移贯入式驱动器。

背景技术

当前科学技术的不断发展，在地理环境勘察、海底探测、深空星体着陆探查等领域，特别是在非牛顿流体环境中的行进，都对贯入式驱动器提出了更高的要求，希望贯入式驱动器能够尽可能轻巧的同时，具备更深的探测行程。传统的贯入式驱动器，其探测行程都受到驱动器自身特征长度的限制，体积过大，单方向行进且探入深度有限，不具备便携、轻巧的特点。因此有必要对贯入式驱动器进行研究，探索、设计能够实现相关功能的新型驱动原理以及驱动结构。

发明内容

本发明旨在于提供一种占用体积小，重量轻，双方向运动、贯入位移大且贯入探查时工作深度不受驱动器自身特征长度影响的贯入式驱动器，具体是基于压致增稠效应、摩擦作用和位移放大机构可进行双向运动的大位移式贯入式驱动器，并提供了贯入式驱动器的工作方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种基于压致增稠效应可双向作动的大位移贯入式驱动器，包括贯入端1，与贯入端1上端部两侧固定连接的驱动器外壳2，设置在驱动器外壳2内位于贯入端1上部的位移放大机构3，设置在位移放大机构3内的进给装置4，进给装置4一组相对的两侧与位移放大机构3内壁连接，另一组相对的两侧与驱动器外壳2内壁连接，受到驱动器外壳2的约束，还包括传动装置5，传动装置5下部的传动杆5-1穿入驱动器外壳2中部通孔，底部与位移放大机构3的顶部固连，传动装置5上部的传动结构输出端5-2与驱动器外壳2固定连接；贯入端1受到驱动器外壳2约束只能沿长度方向直线运动，且驱动外壳2与介质接触的周向面积大于贯入端1与介质接触的周向面积；驱动结构外壳2形成了贯入端1、位移放大机构3、进给装置4、传动装置5的安装仓；位移放大机构3包括相对驱动器外壳2运动的运动端3-1和相对驱动器外壳2静止的固定端3-2；进给装置4自身沿贯入式驱动器径向方向伸长或缩短，但质心只能沿着贯入式驱动器轴向方向运动；与位移放大机构的固定端3-2固连，共同进行刚体运动的质量轻，包括驱动器外壳2、进给装置4和传动装置5；与位移放大机构的运动端3-1固连，共同进行刚体运动的结构质量重，包括贯入端1。

所述进给装置4采用能够完成直线位移输出的驱动装置，具体采用音圈电机、直线电机、气/液动执行器、超声电机、磁致伸缩材料、电致伸缩材料或形状记忆合金及其所衍生的线性执行器。

所述位移放大机构3的放大倍数是可控制的，由横纵长度比决定；

其中，a为位移放大机构臂长横向分量，b为位移放大机构固定端臂长纵向分量，c为位移放大机构运动端臂长纵向分量，且cb。

因为放大机构两侧的不对称性，即运动端臂长纵向分量c大于固定端臂长纵向分量b致使进给装置4所产生的位移经位移放大机构的固定端3-2的放大倍数要大于位移放大机构的运动端3-1的放大倍数。

所述驱动器外壳2内侧与贯入端外侧非平滑连接且装有密封膜，以保证介质颗粒的卡入和密封性。

所述贯入式驱动器能够工作在具有粘度随着剪切速率或剪切应力的增加展现出数量级增加的非牛顿流体或类非牛顿流体的固体颗粒运动。