智能柔性復合驅(qū)動器的制造方法【專利摘要】公開了一種智能柔性復合驅(qū)動器，通過改變作為驅(qū)動元件的智能材料的位置，其能夠?qū)崿F(xiàn)用戶所期望的變形，其中智能柔性復合驅(qū)動器，包括：可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；以及支撐智能材料和確定外部形狀的基體，其中，智能材料置于基體內(nèi)或置于基體表面，以及通過控制智能材料的位置，實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形和平面外變形中的至少一個?！緦＠f明】智能柔性復合驅(qū)動器【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及一種通過將智能材料與定向材料和/或軟基體結(jié)合制備的復合驅(qū)動器?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]通過最近的研究，智能材料被廣泛的應(yīng)用在與結(jié)構(gòu)的主動或被動控制相關(guān)的各種環(huán)境中。這些材料可以是形狀記憶合金、壓電元件、電活性聚合物等等。這些智能材料可直接與結(jié)構(gòu)相連接，或者可插入到另一種材料中以作為驅(qū)動器。[0003]羅杰(CraigA.Rogers，“Activevibrationandstructuralacousticcontrolofshapememoryalloyhybridcomposites:Experimentalresults，，，TheJournaloftheAcousticalSocietyofAmerica，Vol.88，N0.6，pp.2803-2811，1990)完成了通過制備嵌入形狀記憶金的復合材料，并通過驅(qū)動該復合材料來對結(jié)構(gòu)施加額外的壓力來限制振動的實驗。巴茲(A.Baz，T.Chen，和J.Ro，“ShapecontrolofNITIN0L-reinforcedcompositebeams，，，Composites:PartB，Vol.31，pp.631-642，2000)通過利用嵌入形狀記憶金的復合材料進行了提供形狀多變的結(jié)構(gòu)的實驗。榮格(B.S，Jung，M.S.Kim，Y.M.KimjW.Y.Lee,和S.H.Ahn，“FabricationofsmartairintakestructureusingShapeMemoryAlloywireembeddedcomposite,”PhysicaScripta，accepted，2010)進行了制備嵌入形狀記憶金的玻璃纖維復合材料的實驗，并研發(fā)了各種方法來提高驅(qū)動量。維蘭紐瓦(A.A.Villanueva，K.B.Joshi，J.B.Blottmanm，andS.Priyaj“Abio-1nspiredshapememoryalloycomposite(BISMAC)actuator，，，SmartMaterialsandStructure,Vol.19，pp.1-17,2010)通過利用形狀記憶金和室溫硫化娃進行了制備各種形狀的驅(qū)動器的實驗，并基于形狀測量了驅(qū)動器的變化。[0004]通過利用形狀記憶金來研究小型機器人，金(B.KKim,M.GLee，Y.PLee，Y.1Kim和G.HLee,“Anearthworm-likemicrorobotusingshapememoryalloyactuator”，SensorsandActuatorsA125(2006)429?437)通過利用形狀記憶金、熱收縮管和用于確定移動方向的指針制備了能夠向前移動的蚯蚓狀機器人。許(J.SKohandK.JChojuOmegabot:BiomineticInchwormRobotusingSMACoilActuatorandSmartCompositeMicrostructures(SCM)”，InternationalConferenceonRoboticsandBiominetics，Decemberl9_23，2009，Guilin,China)通過利用形狀記憶金和通過SCM程序制備的復合材料制備了名稱為‘Omegabot’的尺蠖機器人。金(M.S.KimjW.S.ChujJ.H.LeejY.M.Kim，B.S.Jung矛口S.H.Ahn，“ManufacturingofinchwormrobotusingShapeMemoryAl1y(SMA)embeddedcompositestructure，，，InternationalJournalofPrecisionEngineeringandManufacturing,accepted,2010)通過嵌入形狀記憶金的玻璃纖維復合材料專門制備的摩擦力隨著移動方向而變化腳制造了能夠向前移動的尺蠖機器人。[0005]其他智能結(jié)構(gòu)可為多穩(wěn)態(tài)復雜結(jié)構(gòu)和形狀記憶金復合材料。多穩(wěn)態(tài)復雜結(jié)構(gòu)可為由迪亞可奴(Diaconu，C.G.，Weaver,P.Μ.，MattionijF.，Conceptsformorphingairfoilsectionsusingb1-stablelaminatedcompositestructures,Thin-ffalledStructures46(6),pp.689-701，2008)提出的雙穩(wěn)態(tài)變形翼型，和由蘭努奇(L.1annucciandA.Fontanazza,DesignofMorphingWingStructures,3rdSEASDTCTechnicalConference,Edinburgh,2008)提出的多穩(wěn)態(tài)變形翼。這些多穩(wěn)態(tài)復雜結(jié)構(gòu)無需額外的能量就可保持變形狀態(tài)。但是，這些多穩(wěn)態(tài)復雜結(jié)構(gòu)的缺點在于它們只能在以預設(shè)的形狀變形，即，很難將結(jié)構(gòu)改變?yōu)樗璧男螤睢0006]形狀記憶金復合材料是最常見的智能結(jié)構(gòu),其已經(jīng)被Lagoudas等1994、Kawai等1999、Murasawa等2004、Khalili等2007a,b,Yongsheng和Shuangshuang2007、Zhou等2004、DanoandHyer2003等等積極研究了。這些類型的智能結(jié)構(gòu)可控制在所要求的形狀中變形，但是其需要額外的能量。[0007]上述智能結(jié)構(gòu)只局限于硬基體。但是，實現(xiàn)仿生技術(shù)要求柔軟的智能結(jié)構(gòu)。伊利夫斯基(Ilievski,F.,Mazzeo,A.D.,Shepherd,R.F.,Chen,X.,Whitesides,G.M.,Softroboticsforchemists,AngewandteChemie-1nternationalEdition50(8),pp.1890-1895,2011)提出了利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)和降解塑料(Ecoflex)的柔軟材料的軟機器人。[0008]通過最近的研究，智能材料廣泛地應(yīng)用于與結(jié)構(gòu)主動或被被動控制的各種環(huán)境中?？蓪懖牧峡梢詾樾螤钣洃浐辖?、壓電元件、電活性聚合物等等。這些材料可直接與結(jié)構(gòu)相連接，或者插入到另一種材料中作為驅(qū)動器。但是，大多數(shù)利用智能材料的結(jié)構(gòu)的變形局限于線性變形或平面外彎曲變形，且變形的程度太小，因此導致使用受限。此外，由于驅(qū)動器在整個結(jié)構(gòu)中占據(jù)太大的空間，因而難以獲得小體積的結(jié)構(gòu)。【
發(fā)明內(nèi)容】[0009](技術(shù)問題)[0010]本發(fā)明的一個目的是提供一種智能柔性復合驅(qū)動器，其設(shè)計為實現(xiàn)用戶期望的驅(qū)動較大變形(平面外彎曲變形、平面內(nèi)變形、扭轉(zhuǎn)等等)，以驅(qū)動和控制變形，以及實現(xiàn)驅(qū)動整個結(jié)構(gòu)的尺寸相對較小的驅(qū)動元件。[0011](技術(shù)方案)[0012]為實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點以及根據(jù)發(fā)明的目的，如本文所體現(xiàn)和大體上描述的，一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；以及支撐智能材料和決定外部形狀的基體，，其中，智能材料置于基體內(nèi)或置于在基體表面，以及通過控制智能材料的位置，實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形和平面外變形中的至少一個。[0013]本發(fā)明的另一個目的是提供一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；以及支撐智能材料、決定外部形狀和在特定方向上限制變形的定向材料，其中，智能材料置于基體內(nèi)或置于基體表面，以及通過控制智能材料的位置和定向材料的方向，實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形、平面外變形和扭轉(zhuǎn)中的至少一個。[0014]本發(fā)明的另一個目的是提供一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；在特定方向上限制變形的定向材料；以及支撐智能材料和定向材料，以及決定智能柔性復合材料的外部形狀的基體，以及通過控制智能材料的位置、定向材料的位置和定向材料的方向，實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形、平面外變形和扭轉(zhuǎn)中的至少一個。[0015](技術(shù)效果)[0016]因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:[0017]根據(jù)本發(fā)明，通過改變作為驅(qū)動元件的智能材料的排列，可實現(xiàn)用戶所期望的變形。此外，通過改變作為驅(qū)動元件的智能材料的排列和作為被動元件的定向材料的排列，可實現(xiàn)用戶所期望的變形。此外，通過改變定向材料的排列或不同地放置定向材料和智能材料，能夠提供能產(chǎn)生較大變形的復合驅(qū)動器。因此，與相關(guān)技術(shù)的驅(qū)動器相比，本發(fā)明的復合驅(qū)動器能夠簡化結(jié)構(gòu)、容易控制和顯著的減少尺寸。此外，通過各種定向材料的方向的排列，也能夠制造能實現(xiàn)變形和扭轉(zhuǎn)的驅(qū)動器。[0018]在現(xiàn)有技術(shù)的智能結(jié)構(gòu)的實例中，浪費大量的能量保持變形。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，有必要研發(fā)一種不需要額外的能量就能保持變形形狀的智能柔性復合材料。[0019]本發(fā)明適用于任何形狀改變的設(shè)備。例如，本發(fā)明可用于具有可變形翼的飛機、可變性的汽車和可變性的手機?！緦＠綀D】【附圖說明】[0020]圖1A和IB分別是本發(fā)明的第一實施方式的智能柔性復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0021]圖2A和2B分別是本發(fā)明的第二實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0022]圖3A和3B分別是本發(fā)明的第三實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0023]圖4A和4B分別是本發(fā)明的第四實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0024]圖5是本發(fā)明各種實施方式的定向材料300的示意圖。[0025]圖6是本發(fā)明的一個實施方式的定向材料300的立體圖。[0026]圖7是本發(fā)明的另一個實施方式的定向材料300的立體圖。[0027]圖8A和SB分別是本發(fā)明的第五實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0028]圖9A和9B分別是本發(fā)明的第六實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0029]圖1OA和IOB分別是本發(fā)明的第七實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0030]圖1lA和IlB分別是本發(fā)明的第八實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0031]圖12A和12B分別是本發(fā)明的第九實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0032]圖13A和13B分別是本發(fā)明的第十實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0033]圖14A和14B分別是本發(fā)明的第十一實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0034]圖15A和15B分別是本發(fā)明的第十二實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0035]圖16是本發(fā)明的第十三實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖。[0036]圖17是本發(fā)明第十三實施方式的復合驅(qū)動器的原理圖。[0037]圖18是本發(fā)明的第十四實施方式的復合驅(qū)動器的剖視圖。[0038]圖19至圖22是本發(fā)明各種變形的復合驅(qū)動器的示意圖。[0039]圖23是顯示在使用1，300mA電流下，分別具有O°/90°/0°支架和90°/0°/90°支架在復合驅(qū)動器中的變形結(jié)果的圖形。[0040]圖24是顯示在使用l，300mA電流下，分別具有30°/90°/30°支架、45°/90°/45°支架和60°/90°/60°支架的復合驅(qū)動器的變形結(jié)果的圖形和照片。[0041]圖25是顯示在使用1，300mA電流下，90°/0°/90。支架、SMA4mm偏移和V旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的圖形和照片。[0042]圖26是在室溫(28.1°C)的空氣中，根據(jù)90°/0°/90°支架驅(qū)動器的施加的電流顯示的邊緣彎曲和驅(qū)動時間的圖形。[0043]圖27是在室溫(28.1°C)的空氣中，根據(jù)90°/0°/90°支架驅(qū)動器的驅(qū)動時間顯示的邊緣彎曲的圖形。[0044]圖28是在室溫(28.1°C)的空氣和在水(24.1°C)中，根據(jù)90°/0°/90°支架驅(qū)動器施加的電流顯示的邊緣彎曲和驅(qū)動時間的圖形。[0045]圖29是顯示利用本發(fā)明的復合驅(qū)動器制造的龜形機器人的照片和圖片。[0046]圖30是龜形機器人的游泳原理的示意圖。[0047]圖31是顯示通過在龜形機器人中額外提供的驅(qū)動器的角度和龜形機器人的有蹼的幾何形狀的照片和圖片?！揪唧w實施方式】[0048]以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行介紹。[0049]1.第一至第三實施方式(智能材料+基體)[0050]圖1A和IB分別是本發(fā)明的第一實施方式的智能柔性復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0051]以下，‘智能柔性復合驅(qū)動器’將簡稱為復合驅(qū)動器。[0052]由圖1A和IB可知，本發(fā)明第一實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100和基體200。在本發(fā)明第一實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形。[0053]智能材料100作為實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形的驅(qū)動元件。也就是說，智能材料100可根據(jù)外部信號如電流信號改變其形狀。由于智能材料100的驅(qū)動,本發(fā)明第一實施方式的復合驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)平面內(nèi)剪切變形。[0054]智能材料100可為，但并不一定為，形狀記憶金(SMA)、壓電元件、離子聚合物和金屬復合材料(IPMC)或?qū)щ娦跃酆衔?CP)。智能材料100可由根據(jù)外部信號如電流信號在其形狀內(nèi)改變的任何材料來形成。對于以下涉及本發(fā)明實施方式的描述，智能材料100將與以上一樣，并且將避免在其中的重復描述。[0055]基體200確定本發(fā)明第一實施方式的復合驅(qū)動器的外部形狀。[0056]基體200由能夠支撐智能材料100并也能承受智能材料100的較大變形的柔性材料形成，其中智能材料100可置于基體200的里面或者置于基體200的表面。更詳細地，優(yōu)選，基體200可由楊氏模量不大于IGPa的材料形成?；w200可由，但并不一定由，彈性體聚合物、硅或聚二甲基硅氧烷(PDMS)形成。對于以下涉及本發(fā)明實施方式的描述，基體200將與以上一樣，并且將避免在其中的重復描述。[0057]為了在本發(fā)明第一實施方式的包括智能材料100和基體200的復合驅(qū)動器中實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00。[0058]更詳細地，首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面中。相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200而言，智能材料100置于基體200的中心。[0059]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面的外部。也就是說，相對于復合制動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200而言，智能材料100向左和/或向右放置，而不是置于基體200的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的左側(cè)和/或右側(cè)表面。[0060]可提供一個智能材料100。在這種情況下，復合驅(qū)動器可僅在一個方向上變形。因此，為使得復合驅(qū)動器在幾個方向上變形，優(yōu)選，在不同的位置上提供多個智能材料100。尤其是，多個智能材料100可相對于預定的中心平面對稱放置。對于以下涉及本發(fā)明實施方式的描述，可放置一個智能材料100或在不同的位置上放置多個智能材料100，并將避免重復的描述。[0061]假設(shè)智能材料100滿足以上兩個條件。在這種情況下，當智能材料100通過外部信號變形時，復合驅(qū)動器將相對于水平平面在左側(cè)和右側(cè)變形[0062](參見圖la)，而不是相對于水平平面在頂側(cè)和底側(cè)變形，由此實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形。[0063]圖2A和2B分別是本發(fā)明的第二實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0064]由圖2A和2B可知，本發(fā)明的第二實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100和基體200。在本發(fā)明第二實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外剪切變形。[0065]為了在本發(fā)明第二實施方式的包括智能材料100和基體200的復合驅(qū)動器中實現(xiàn)平面外剪切變形，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00。[0066]更詳細地，首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100置于基體200的的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于基體200的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的的上表面和/或下表面。[0067]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面中。也就是說，相對于復合制動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200，智能材料100置于基體200的中心。[0068]假設(shè)智能材料100滿足以上兩個條件。在這種情況下，當智能材料100通過外部信號變形時，復合驅(qū)動器將相對于水平平面在頂側(cè)和底側(cè)變形(參見圖2a)，而不是相對于水平平面在左側(cè)和右側(cè)變形，由此實現(xiàn)平面外剪切變形。[0069]圖3A和3B分別是本發(fā)明的第三實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0070]由圖3A和3B可知，本發(fā)明的第三實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100和基體200。在本發(fā)明第三實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形和平面外剪切變形。[0071]為了在本發(fā)明第三實施方式的包括智能材料100和基體200的復合驅(qū)動器中實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形和平面外剪切變形，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00。[0072]更詳細地，首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100置于基體200的的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于基體200的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的的上表面和/或下表面。[0073]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面外。也就是說，相對于復合制動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200，智能材料100向左和/或向右放置，而不是置于基體200的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的的左側(cè)和/或右側(cè)表面。[0074]假設(shè)智能材料100滿足以上兩個條件。在這種情況下，當智能材料100通過外部信號變形時，復合驅(qū)動器不僅在頂側(cè)和底側(cè)變形，而且在左側(cè)和右側(cè)變形，由此實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形和平面外剪切變形。[0075]2.第四至第六實施方式(智能材料+定向材料)[0076]圖4A和4B分別是本發(fā)明的第四實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0077]由圖4A和4B可知，本發(fā)明第四實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100和定向材料300。在本發(fā)明第四實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外剪切變形。[0078]定向材料300確定本發(fā)明第四實施方式的復合驅(qū)動器的外部形狀。定向材料300可由支撐智能材料100的支架形成，其中智能材料100可置于定向材料300的里面或置于定向材料300的表面。[0079]定向材料300作為在特定的方向上限制變形的被動元件。因此，如果作為在特定方向上引起變形的驅(qū)動元件的智能材料100與作為在特定的方向上限制變形的被動元件的定向材料300和諧地結(jié)合，如在本發(fā)明第四至第六實施方式所顯示的，能夠?qū)崿F(xiàn)復合驅(qū)動器的各種變形。[0080]定向材料300可由剛性材料形成，以便作為被動元件。尤其是，優(yōu)選定向材料300可由楊氏模量不小于IGPa的材料形成。[0081]具有以上性能的定向材料300可通過纖維織造工藝、快速成型工藝或注射工藝來制備。制備的定向材料300可為,但并不一定為，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。定向材料300可由各種已知的纖維或ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)形成。[0082]圖5是本發(fā)明各種實施方式的定向材料300的示意圖。[0083]由圖5(a)可知，定向材料300可由快速成型工藝來制備。也就是說，當通過使用噴嘴來沉積熔融的熱塑性聚合物時，使用具有三個或更多個軸的精確的工作臺，可制得具有不同方向性的定位材料300。[0084]由圖5(b)和5(C)可知，定向材料300可制備具有特定的方向性，其可由注射工藝來制備。[0085]定向材料300可包括在特定方向上排列的定向材料層，或可包括在不同方向上排列的多個定向材料層。例如，如果使用圖5(a)所示的快速成型工藝，可容易地獲得在不同方向上排列的多個定向材料層。此外，在不同方向上排列的多個定向材料層可通過圖5(b)和5(c)所示的定向材料獲得。[0086]對于以下與本發(fā)明實施方式相關(guān)的描述，定向材料300和制備方法與以上相同，并且將避免重復描述。[0087]在本發(fā)明第四實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，且恰當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性。[0088]以下將描述智能材料100的位置。[0089]首先，智能材料100形成在定向材料300的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，尤其是定向材料300，智能材料100置于定向材料300的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于定向材料300的中心。如果需要，智能材料100可被放置在定向材料300的上表面和/或下表面。[0090]其次，智能材料100形成在定向材料300的垂直中心平面上。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，尤其是定向材料300，智能材料100置于定向材料300的中心。[0091]當智能材料100滿足以上兩個條件時，智能材料100通過外部信號，相對于水平平面在頂側(cè)和底側(cè)變形，而不是在左側(cè)和右側(cè)變形。[0092]接著，以下將描述定向材料300的方向性。[0093]定向材料300形成為具有特定的正交各向異性特性。由于定向材料300具有特定的正交各向異性特性，智能材料100可通過外部信號變形。也就是說，當智能材料100相對于水平平面在頂側(cè)和底側(cè)變形時，變形不會被定向材料300改變，由此實現(xiàn)平面外變形。[0094]換句話說，定向材料300作為變形的被動元件，因而使得能夠限制和改變變形。本發(fā)明的第四實施方式，變形不會被改變。為此，定向材料300形成為具有特定的正交各向異性特性。[0095]具有特定的正交各向異性特性的定向材料300的實施例如圖6和7所示。[0096]圖6是本發(fā)明的一個實施方式的定向材料300的立體圖。圖7是本發(fā)明的另一個實施方式的定向材料300的立體圖。[0097]參考圖6，本發(fā)明的一個實施方式的定向材料300包括以角度0°排列的第一定向材料層310和以角度90°排列的第二定向材料層320。[0098]參考圖7，本發(fā)明的另一個實施方式的定向材料300包括以角度45°排列的第一定向材料層310和以角度135°排列的第二定向材料層320。[0099]如圖6和7所示，定向材料300包括彼此正交的第一和第二定向材料層310和320，由此可實現(xiàn)方向性的偏移，以及智能材料100的變形也不會改變。[0100]圖8a和Sb分別是本發(fā)明的第五實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0101]由圖8a和Sb可知，本發(fā)明的第五實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100和定向材料300。在本發(fā)明的第五實施方式的復合驅(qū)動器，可實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)。[0102]為了在本發(fā)明的第五實施方式的復合驅(qū)動器中實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性。[0103]以下將描述智能材料100的位置。[0104]首先，智能材料100形成在定向材料300的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，尤其是定向材料300，智能材料100置于定向材料300的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于定向材料300的中心。如果需要，智能材料100可置于定向材料300的上表面和/或下表面。[0105]其次，智能材料100形成在定向材料300的垂直中心平面上。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，尤其是定向材料300，智能材料100置于定向材料300的中心。[0106]當智能材料100滿足以上兩個條件時，響應(yīng)于外部信號，智能材料100相對于水平平面不會在左側(cè)和右側(cè)變形，而是在頂側(cè)和底側(cè)變形，由此在復合驅(qū)動器中實現(xiàn)平面外變形。[0107]接著，以下將描述定向材料300的方向性。[0108]定向材料300形成為具有各向異性特性，而不是特定的正交各向異性特性。也就是說，定向材料300在特定方向上的剛度大于其它方向上的剛度的形式形成。[0109]在定向材料300具有各向異性特性的情況下，當智能材料100通過外部信號變形時，在定向材料300中相對于具有更高剛度的方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)。[0110]也就是說，定向材料300作為限制和改變變形的被動元件，由此通過結(jié)合智能材料100和定向材料300，可同時實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)。[0111]具有各向異性特性的定向材料300可由彼此不正交的多個定向材料層形成。[0112]圖9A和9B分別是本發(fā)明的第六實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0113]由圖9A和9B可知，本發(fā)明的第六實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100和定向材料300。在本發(fā)明的第六實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形和平面內(nèi)剪切變形。[0114]在本發(fā)明的第六實施方式的復合驅(qū)動器中可實現(xiàn)平面外變形和平面內(nèi)剪切變形。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性。[0115]以下將描述智能材料100的位置。[0116]首先，智能材料100形成在定向材料300的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，尤其是定向材料300，智能材料100置于定向材料300的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于定向材料300的中心。如果需要，智能材料100可置于定向材料300的上表面和/或下表面。[0117]其次，智能材料100形成在定向材料300的垂直中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，尤其是定向材料300，智能材料100向左和/或向右放置，而不是置于定向材料300的中心。如果需要，智能材料100可置于定向材料300的左側(cè)平面和/或右側(cè)平面。[0118]接著，以下將描述定向材料300的方向性。[0119]定向材料300形成為具有特定的正交各向異性特性。由于定向材料300具有特定的正交各向異性特性，智能材料100可通過外部信號變形。也就是說，當智能材料100不僅在頂側(cè)和底側(cè)變形時，而且在左側(cè)和右側(cè)變形時，變形不會被定向材料300改變，由此在復合驅(qū)動器中實現(xiàn)平面外變形和平面內(nèi)剪切變形。[0120]具有特定的正交各向異性特性的定向材料300可包括彼此正交的第一和第二定向材料層310和310，如以上圖6和7中的說明所描述的，其可類似的適用于以下實施方式。[0121]3.第七至第十Ξ實施方式(智能材料+基體+定向材料)[0122]圖1OA和IOB分別是本發(fā)明的第七實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0123]由圖1OA和IOB可知，本發(fā)明第七實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、基體200和定向材料300。在本發(fā)明第七實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形。[0124]在本發(fā)明第七至第十二實施方式中，每個復合驅(qū)動器通過結(jié)合智能材料100、基體200和定向材料300形成，且復合驅(qū)動器的外部形狀由基體200來確定。因此，智能材料100和定位材料300置于基體200的里面或者置于基體200的表面。[0125]如果定向材料300形成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，該網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的開口可由，但并不一定由，基體200來填充。[0126]在本發(fā)明第七實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性和位置。[0127]以下將描述智能材料100的位置。[0128]首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面上。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100置于基體200的中心。[0129]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100向左和/或向后放置，而不是置于基體200的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的左側(cè)和/右側(cè)平面。[0130]接著，以下將描述定向材料300的方向性和位置。[0131]定向材料300形成為具有特定的正交各向異性特性。[0132]定向材料300可通過結(jié)合第一定向材料層310和第二定向材料層320來形成。在這種情況下，相對于基體200的水平中心平面，第一定向材料層310和第二定向材料層320彼此相對的對稱地放置。[0133]第一定向材料層310和第二定向材料層320以它們彼此正交的方式提供，由此通過結(jié)合第一定向材料層310和第二定向材料層320形成的定向材料300可具有正交各向異性特性。[0134]但是，并不局限于上述描述。第一和第二定向材料層310的每個可包括多個定向材料層，由此實現(xiàn)正交各向異性特性。[0135]由于上述結(jié)構(gòu)，當智能材料100通過外部信號變形時，也就是說，當智能材料100相對于水平平面在左側(cè)和右側(cè)變形時，在變形中沒有變化。最終，在復合驅(qū)動器中可實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形。[0136]圖1lA和IlB分別是本發(fā)明的第八實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0137]由圖1lA和IlB可知，本發(fā)明第八實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、基體200和定向材料300。在本發(fā)明第八實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形。[0138]在本發(fā)明第八實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性和位置。[0139]以下將描述智能材料100的位置。[0140]首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100置于定位材料300的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于定位材料300的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的上表面和/或下表面。[0141]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面上。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200，智能材料100置于基體200的中心。[0142]接著，以下將描述定向材料300的方向性和位置。[0143]定向材料300形成為具有特定的正交各向異性特性。此外，定向材料300形成在基體200的水平中心平面上。[0144]由于上述結(jié)構(gòu)，當智能材料100通過外部信號變形時，也就是說，當智能材料100相對于水平平面在頂側(cè)和底側(cè)變形時，在變形中沒有變化。最終，在復合驅(qū)動器中可實現(xiàn)平面外變形。[0145]圖12A和12B分別是本發(fā)明的第九實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0146]由圖12A和12B可知，本發(fā)明第九實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、基體200和定向材料300。在本發(fā)明第九實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。[0147]在本發(fā)明第九實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性和位置。[0148]以下將描述智能材料100的位置。[0149]首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面上。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100被放置在定位材料300的中心。如果需要，智能材料100可被放置在基體200的上表面和/或下表面。[0150]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面上。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200，智能材料100置于基體200的中心。[0151]接著，以下將描述定向材料300的方向性和位置。[0152]定向材料300形成為具有各向異性特性，而不是特定的正交各向異性特性。也就是說，定向材料300以特定方向上的剛度大于其它方向上的剛度的方式形成。[0153]在定向材料300具有各向異性特性的情況下，當智能材料100通過外部信號變形時，在定向材料300中相對于具有更高剛度的方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)。[0154]定向材料300可由結(jié)合第一定向材料層310和第二定向材料層320來形成。在這種情況下，相對于水平中心平面，第一向材料層310和第二定向材料層320彼此相對的對稱地放置。[0155]圖13A和13B分別是本發(fā)明的第十實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0156]由圖13A和13B可知，本發(fā)明第十實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、基體200和定向材料300。在本發(fā)明第十實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形和平面內(nèi)剪切變形。[0157]在本發(fā)明第十實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形和平面內(nèi)剪切變形。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性和位置。[0158]以下將描述智能材料100的位置。[0159]首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100置于定位材料300的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于定位材料300的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的上表面和/或下表面。[0160]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200，智能材料100向左和/或向右放置，而不是置于基體200的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的左側(cè)表面和/或右側(cè)表面。[0161]接著，以下將描述定向材料300的方向性和位置。[0162]定向材料300形成為具有特殊的正交各向異性特性。此外，定向材料300形成在基體200的水平中心平面上。[0163]由于上述結(jié)構(gòu)，當智能材料100通過外部信號變形時，也就是說，當智能材料100相對于水平平面不僅在頂側(cè)和底側(cè)變形時，而且在左側(cè)和右側(cè)變形時，變形不會變化，由此在復合驅(qū)動器中實現(xiàn)平面外變形和平面內(nèi)剪切變形。[0164]圖14A和14B分別是本發(fā)明的第十一實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0165]由圖14A和14B可知，本發(fā)明第十一實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、基體200和定向材料300。在本發(fā)明第十一實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)。[0166]在本發(fā)明第十一實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性和位置。[0167]以下將描述智能材料100的位置。[0168]首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100置于定位材料300的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于定位材料300的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的上表面和/或下表面。[0169]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面上。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200，智能材料100置于基體200的中心。[0170]接著，以下將描述定向材料300的方向性和位置。[0171]定向材料300形成為具有各向異性特性，而不是特定的正交各向異性特性。也就是說，定向材料300以特定方向上的剛度大于其它方向上的剛度的方式形成。[0172]在定向材料300具有各向異性特性的情況下，當智能材料100通過外部信號變形時，在定向材料300中相對于具有更高剛度的方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)。[0173]定向材料300可形成在基體200的水平中心平面上。[0174]由于上述結(jié)構(gòu)，當智能材料100通過外部信號變形時，在復合驅(qū)動器中可實現(xiàn)平面外變形，且可通過具有各向異性特性的定向材料300來同時實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。[0175]圖15A和15B分別是本發(fā)明的第十二實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖和剖視圖。[0176]由圖15A和15B可知，本發(fā)明第十二實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、基體200和定向材料300。在本發(fā)明第十二實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形、平面內(nèi)剪切變形和扭轉(zhuǎn)。[0177]在本發(fā)明第十二實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形、平面內(nèi)剪切變形和扭轉(zhuǎn)。為此，有必要適當?shù)胤胖弥悄懿牧?00，并適當?shù)卦O(shè)置定向材料300的方向性和位置。[0178]以下將描述智能材料100的位置。[0179]首先，智能材料100形成在基體200的水平中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的頂部和底部，特別是基體200，智能材料100置于定位材料300的上側(cè)和/或下側(cè)，而不是置于定位材料300的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的上表面和/或下表面。[0180]其次，智能材料100形成在基體200的垂直中心平面外。也就是說，相對于復合驅(qū)動器的左側(cè)和右側(cè)，特別是基體200，智能材料100向左和/或向右放置，而不是置于基體200的中心。如果需要，智能材料100可置于基體200的左側(cè)表面和/或右側(cè)表面。[0181]接著，以下將描述定向材料300的方向性和位置。[0182]定向材料300形成為具有各向異性特性，而不是特定的正交各向異性特性。也就是說，定向材料300以特定方向上的剛度大于其它方向上的剛度的方式形成。[0183]在定向材料300具有各向異性特性的情況下，當智能材料100通過外部信號變形時，在定向材料300中相對于具有更高剛度的方向發(fā)生扭轉(zhuǎn)。[0184]定向材料300可形成在基體200的水平中心平面上。[0185]由于上述結(jié)構(gòu)，當智能材料100通過外部信號變形時，相對于水平平面，智能材料100不僅在頂側(cè)和底側(cè)變形，而且在左側(cè)和右側(cè)變形。因此，在復合驅(qū)動器中可實現(xiàn)平面外變形和平面內(nèi)剪切變形，且可通過具有各向異性特性的定向材料300來同時實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)。[0186]4.其他實施方式[0187]圖16是本發(fā)明的第十三實施方式的復合驅(qū)動器的立體圖。[0188]由圖16可知，本發(fā)明第十三實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、基體200和定向材料300。在本發(fā)明第十三實施方式的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形、平面內(nèi)剪切變形和扭轉(zhuǎn)。[0189]根據(jù)前述本發(fā)明的第七至第十二實施方式，包含在基體200中的智能材料100和定向材料300不在同一平面上。但是，在本發(fā)明第十三實施方式的情況下，包含在基體200中的智能材料100和定向材料300具有相同的平面。[0190]在本發(fā)明第十三實施方式中，由經(jīng)線和緯線制成織物結(jié)構(gòu)，其中經(jīng)線由智能材料100和定向材料300中的任何一個形成，緯線由智能材料100和定向材料300中的另一個形成。[0191]在織物結(jié)構(gòu)由智能材料100和定向材料300形成的情況下，即使外部信號在智能材料100變形后被阻止，但是由于智能材料100和定向材料300之間的摩擦力，智能材料也能保持在變形狀態(tài)，而不是恢復到其原始狀態(tài)。[0192]通常，當外部信號施加到復合驅(qū)動器上時，復合驅(qū)動器會變形，且當外部信號被阻止時，該變形狀態(tài)會恢復到其原始狀態(tài)。但是，在本發(fā)明第十三實施方式的情況下，即使外部信號被阻止，復合驅(qū)動器的變形狀態(tài)也能保持，其使得用于保持復合驅(qū)動器的變形狀態(tài)的能耗減少。[0193]應(yīng)用于本發(fā)明第十三實施方式的定向材料300的方向性可基于在復合驅(qū)動器中實現(xiàn)的形狀來被適當?shù)母淖儭0194]圖17是本發(fā)明第十三實施方式的復合驅(qū)動器的原理圖。在圖17中，‘SMA’是智能材料，以及‘纖維’是定向材料。[0195]本發(fā)明第十三實施方式的復合驅(qū)動器的織物結(jié)構(gòu)具有兩個相位變化，其中一個是智能材料(SMA)的相位變化，以及另一個是基體(Matrix)的相位變化。[0196]如圖17中的左側(cè)圖像所示，顯示包含三個智能材料的實施例。當電流在中間智能材料中流動時，通過上部和下部基體的偏心率，可實現(xiàn)平面外變形，由此發(fā)送純彎曲變形。當電流在側(cè)部智能材料流動時，發(fā)生平面內(nèi)變形。[0197]當電流在右側(cè)智能材料流動時，如右側(cè)圖像所示，溫度升高以使得發(fā)生對應(yīng)于智能材料的相位變化的第一相位變化。同時，基體的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)小于智能材料的奧氏體結(jié)束溫度，由此發(fā)生第二相位變化。因此，在智能材料和基體之間發(fā)生熱影響區(qū)(HAZ)。在這種熱影響區(qū)(HAZ)，基體的剪切模量迅速從E2降到El，因此獲得較高的擴張力。[0198]智能材料具有相變收縮。在這種情況下，由于定向材料和基體之間的凝聚而引起的摩擦力，在具有熱影響區(qū)(HAZ)的較高擴張力的基體中發(fā)生較大的變形。當完成驅(qū)動時，也就是說，阻止電流流動，智能材料被冷卻，且再次發(fā)生相位變化，由此基體的剪切模量返回到E2。當定向材料和基體完全凝聚時，智能材料被固定，同時恢復到原始狀態(tài)。[0199]通過左側(cè)和右側(cè)基體的偏心率，在復合驅(qū)動器中完全地發(fā)生平面內(nèi)剪切變形。即使在完成驅(qū)動后，變形狀態(tài)也不會完全地恢復到原始狀態(tài)。類似地，相同的機理適合左側(cè)智能材料的驅(qū)動。[0200]如果中間的智能材料與側(cè)部的智能材料中的一個同時被驅(qū)動，則發(fā)生扭轉(zhuǎn)。[0201]圖18是本發(fā)明的第十四實施方式的復合驅(qū)動器的剖視圖。[0202]如圖18所示，本發(fā)明的第十四實施方式的復合驅(qū)動器包括智能材料100、機制200和定向材料300。[0203]在本發(fā)明的第十四實施方式的復合驅(qū)動器中，定向材料300在特定區(qū)域(H)上形成彎曲結(jié)構(gòu)，由此能夠容易地實現(xiàn)復合驅(qū)動器的變形。[0204]也就是說，當智能材料100通過外部信號變形時，例如，當其縮頸變形時，具有相對較低剛度的特定區(qū)域(H)可作為鉸鏈結(jié)構(gòu)，由此復合驅(qū)動器可容易地彎曲到箭頭方向。[0205]本發(fā)明的第十四實施方式的復合驅(qū)動器，定向材料300形成為彎曲結(jié)構(gòu)，因此形成內(nèi)部空間。因此，外部元件400可被附加地提供在由定向材料300的彎曲結(jié)構(gòu)所構(gòu)成的內(nèi)部空間中。即使外部元件400具有較大的剛度，復合驅(qū)動器也能容易地通過鉸鏈結(jié)構(gòu)變形。[0206]基體200支撐智能材料100和定向材料300。智能材料100可置于定向材料300的下部或上方。[0207]圖19至圖22是本發(fā)明各種變形的復合驅(qū)動器的示意圖。[0208]如圖19所示，通過將智能材料100插入到織物結(jié)構(gòu)的定向材料300中來制備底層。在其上，具有第一和第二定向材料310和320、智能材料100和基體。[0209]如圖20所示，智能材料置于頂部和底部，以及具有不同方向性的第一至第四定向材料層被插入其間。智能材料和定向材料層由基體支撐。在如圖20所示的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)。在圖20中，‘被動元件’是定向材料。[0210]如圖21所示，智能材料置于頂部和底部，以及具有不同方向性的各種定向材料層被插入其間。智能材料和定向材料層由基體支撐。在如圖21所示的復合驅(qū)動器中，可實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)。在圖21中，‘纖維相’是定向材料。[0211]如圖22所示，智能材料置于定向材料的上表面和下表面，以及定向材料由具有不同方向性的多個定向材料層形成。智能材料和定向材料層由基體支撐。在圖21中，‘SMA線’是智能材料，且‘支架’是定向材料。[0212]5.實駘例子[0213]圖23是顯示在使用1，300mA電流下，分別具有O°/90°/0。支架和90°/0°/90°支架在復合驅(qū)動器中的變形結(jié)果的圖形。[0214]如圖23所示，沒有扭轉(zhuǎn)的平面外變形的位移可通過使用0°/90°/O。支架和90°/0°/90°支架來改變。在這種情況下，如果具有較高剛度的0°支架的層作為外層提供，則最大的邊緣彎曲較少。由此，能知道驅(qū)動器的彎曲剛度是受到支架影響的，以及當具有較高剛度的支架鄰近外部放置時，能引起較高的彎曲剛度。[0215]圖24是顯示在使用l，300mA電流下，分別具有30°/90°/30°支架、45°/90°/45°支架和60°/90°/60°支架的復合驅(qū)動器的變形結(jié)果的圖形和照片。[0216]如圖24所示，通過使用30°/90°/30°支架、45°/90°/45°支架和60°/90°/60°支架，與平面外變形一起發(fā)生的扭轉(zhuǎn)變得不同。當外層的角度在支架的中間層被不斷固定的情況下改變時，發(fā)生不同的扭轉(zhuǎn)。尤其是，相對于45°，在30°至0°的扭轉(zhuǎn)大于在60°至90°的扭轉(zhuǎn)。因此，可知扭轉(zhuǎn)的傾角是可控制的。[0217]圖25是顯示在使用1，300mA電流下，90°/0°/90。支架、SMA4mm偏移和7°旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的圖形和照片。[0218]如圖25所示，通過使用90°/0°/90°支架和改變SMA位置，可引起平面內(nèi)剪切變形和扭轉(zhuǎn)。當SMA位置自中心軸以預定間隔提供時，可發(fā)生平面內(nèi)剪切變形。此外，當相對于中心軸，以7°角度傾斜SMA位置時，在沒有扭轉(zhuǎn)的90°/O。/90°支架中可發(fā)生扭轉(zhuǎn)。這顯示了驅(qū)動器的變形不僅受到支架結(jié)構(gòu)的影響，而且受到SMA結(jié)構(gòu)的影響，由此能夠通過設(shè)計來特意地控制變形。[0219]圖26是在室溫(28.1°C)的空氣中，根據(jù)90°/0°/90°支架驅(qū)動器的施加的電流顯示的邊緣彎曲和驅(qū)動時間的圖形。[0220]如圖26所示，隨著施加的電流值增加，驅(qū)動時間變得更短，且邊緣彎曲趨近于驅(qū)動器的最大變形。此外，隨著施加的電流值的增加，散發(fā)到驅(qū)動器外部的熱量比減少，使得驅(qū)動時間呈非線性減少。類似地，邊緣彎曲呈非線性增加。[0221]圖27是在室溫(28.1°C)的空氣中，根據(jù)90°/0°/90°支架驅(qū)動器的驅(qū)動時間顯示的邊緣彎曲的圖形。[0222]如圖27所示，當通過每次驅(qū)動時間比較邊緣彎曲時，可知驅(qū)動是非線性的。在整個驅(qū)動時間的中間部分發(fā)生快速變形。最終，在本發(fā)明的該實施方式中發(fā)生的較大變形中的曲率半徑為約34?74mm。[0223]圖28是在室溫(28.1°C)空氣中和在水(24.1°C)中，根據(jù)90°/0°/90°支架驅(qū)動器施加的電流顯示的邊緣彎曲和驅(qū)動時間的圖形。[0224]如圖28所示，在水中的驅(qū)動比在空氣中的驅(qū)動消耗更多的能量。當施加相同的電流時，在水中的驅(qū)動時間明顯的短于在空氣中的驅(qū)動時間。但是，如果在實驗條件中，施加的電流以預定水平(400mA)增加，在水中的驅(qū)動將與在空氣中的驅(qū)動非常相似。[0225]圖29是顯示利用本發(fā)明的復合驅(qū)動器制造的龜形機器人的照片和圖片，圖30是龜形機器人的游泳原理的示意圖，以及圖31是顯示通過在龜形機器人中額外提供的驅(qū)動器的角度和龜形機器人的有蹼的幾何形狀的照片和圖片。[0226]如圖30所示，可在龜形機器人中實現(xiàn)平面外變形和扭轉(zhuǎn)。如圖31所示，為了最大化通過平面外變形和扭轉(zhuǎn)的游泳效果，可附加地提供驅(qū)動器的角度和有蹼的幾何形狀。【權(quán)利要求】1.一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；以及支撐所述智能材料和決定外部形狀的基體，其中，所述智能材料置于所述基體內(nèi)或所述基體表面，以及通過控制所述智能材料的位置，實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形和平面外變形中的至少一個。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中，所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面上，并形成在所述基體的垂直中心平面外，以實現(xiàn)所述平面內(nèi)剪切變形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中，所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面外，并形成在所述基體的垂直中心平面上，以實現(xiàn)所述平面外變形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器，其中，所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面外，并形成在所述基體的垂直中心平面外，以實現(xiàn)所述平面內(nèi)剪切變形和所述平面外變形。5.一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；以及支撐所述智能材料、決定外部形狀和在特定方向上限制變形的定向材料，其中，所述智能材料置于所述基體內(nèi)或置于所述基體表面，以及通過控制所述智能材料的位置和所`述定向材料的方向，實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形、平面外變形和扭轉(zhuǎn)中的至少一個。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述定向材料的水平中心平面外，并形成在所述定向材料的垂直中心平面上，以及其中所述定向材料具有實現(xiàn)所述平面外變形的特定的正交各向異性特性。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述定向材料的水平中心平面外，并形成在所述定向材料的垂直中心平面上，以及其中所述定向材料具有實現(xiàn)所述平面外變形和所述扭轉(zhuǎn)的各向異性特性。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述定向材料的水平中心平面外，并形成在所述定向材料的垂直中心平面外，以及其中所述定向材料具有實現(xiàn)所述平面內(nèi)剪切變形和所述平面外變形的特定的正交各向異性特性。9.一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；在特定方向上限制變形的定向材料；以及支撐所述智能材料和所述定向材料，以及決定智能柔性復合材料的外部形狀的基體，其中所述智能材料置于所述基體內(nèi)或置于所述基體表面，以及通過控制所述智能材料的位置、所述定向材料的位置和所述定向材料的方向，實現(xiàn)平面內(nèi)剪切變形、平面外變形和扭轉(zhuǎn)中的至少一個。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面上，并形成在所述基體的垂直中心平面外，以及其中所述定向材料具有實現(xiàn)所述平面內(nèi)剪切變形的特定的正交各向異性特性。11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面外，并形成在所述基體的垂直中心平面上，以及其中所述定向材料具有實現(xiàn)所述平面外變形的特定的正交各向異性特性，并且所述定位材料形成在所述基體的水平中心平面上，以實現(xiàn)所述平面外變形。12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面上，并形成在所述基體的垂直中心平面上，以及所述定位材料具有實現(xiàn)所述扭轉(zhuǎn)的各向異性特性。13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面外，并形成在所述基體的垂直中心平面外，以及其中所述定向材料具有實現(xiàn)所述平面內(nèi)剪切變形和所述平面外變形的特定的正交各向異性特性，并且所述定位材料形成在所述基體的水平中心平面上，以實現(xiàn)所述平面內(nèi)剪切變形和所述平面外變形。14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面外，并形成在所述基體的垂直中心平面上，以及其中所述定向材料具有各向異性特性，并且所述定位材料形成在所述基體的水平中心平面上，以實現(xiàn)所述平面外變形和所述扭轉(zhuǎn)。15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述智能材料形成在所述基體的水平中心平面外，并形成在所述基體的垂直中心平面外，以及其中所述定向材料具有各向異性特性，并且所述定位材料形成在所述基體的水平中心平面上，以實現(xiàn)所述平面內(nèi)剪切變形、所述平面外變形和所述扭轉(zhuǎn)。16.一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；在特定方向上限制變形的定向材料，；以及支撐所述智能材料和所述定向材料，以及決定外部形狀的基體，其中通過結(jié)合所述智能材料和所述定向材料形成織物結(jié)構(gòu)，其中所述織物結(jié)構(gòu)由經(jīng)線和緯線制得，所述經(jīng)線由所述智能材料和所述定向材料中的任何一個形成，所述緯線由所述智能材料和所述定向材料中的另一個形成。17.一種智能柔性復合驅(qū)動器，包括:可根據(jù)外部信號改變形狀的智能材料；在特定方向上限制變形定向材料；以及支撐所述智能材料和所述定向材料，以及確定外部形狀的基體，其中所述定向材料在作為鉸鏈結(jié)構(gòu)的特定區(qū)域上形成彎曲結(jié)構(gòu)。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的驅(qū)動器，其中在由所述定向材料的彎曲結(jié)構(gòu)構(gòu)成的內(nèi)部空間中，附加外部元件。19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述基體由楊氏模量不大于IGPa的材料形成。20.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器，其中所述定向材料由楊氏模量不小于IGPa的材料形成。【文檔編號】B25J7/00GK103826805SQ201280046158【公開日】2014年5月28日申請日期:2012年1月25日優(yōu)先權(quán)日:2011年7月22日【發(fā)明者】安成勛,金炯中,李吉龍,李炅泰,吳仁哲,金知洙,宋晟赫申請人:首爾大學校產(chǎn)學協(xié)力團