專利名稱：光控水中推進器及推進方法
技術領域：
本發(fā)明屬于材料以及自動化技術領域，具體涉及一種利用光直接控制的水中推進
器以及推進方法。
背景技術：
推進器是自動化裝置中的重要結構和關鍵部位，傳統(tǒng)的推進器是采用電機作為驅 動器，通過傳動機構將伺服電機的運動傳遞到自動化裝置的末端，或是采用氣動、液壓等驅 動方式，這就需要自動化裝置具有電機、齒輪、傳送帶等很多相關設備，這些設備的存在嚴 重制約著自動化裝置的小型化，并且電機、齒輪的介入使自動化裝置的操縱系統(tǒng)較為復雜。 也有一些其他的驅動方式，例如有人將形狀記憶合金應用于水中推進器中，但是形狀記憶 合金很容易受溫度的變化和和工作介質的不同的影響，而且響應速度也很難達到實際使用 的要求。 眾所周知，光具有快速、準確、清潔環(huán)保，儲量豐富等一系列優(yōu)異的性能，它是最好 的遠程控制方式，如果不需要任何其他傳動措施能用光直接控制推進器，那將會非常的方 便，這也是人類多年的夢想。2003年，復旦大學俞燕蕾教授和東京工業(yè)大學池田富樹教授合 作研制出了光致彎曲液晶高分子材料(Nature, 2003年425期，第145頁)，該材料在紫外 光的照射下在數(shù)秒內就能夠產生三維的彎曲形變，在可見光或是熱的作用下形變又能夠回 復，整個過程重復進行，材料本身卻不出現(xiàn)疲勞，這給光控水中推進器的制備帶來了一絲希 望。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種利用光照射即可實現(xiàn)推進運動的水中推進器及該推 進器的推進方法，使該推進器可應用于空間狹小、無法供電、強磁場等苛刻水環(huán)境中，并克 服在某些水環(huán)境下無法應用機器實施工作的缺陷。 本發(fā)明提供的水中推進裝置，至少包括可產生推進動力的推進單元IOO，軀干1和 支架11。所述支架11固定在軀干1得端部。該推進單元100與軀干1端部的支架11相連 接。推進動力由推進單元形變產生，產生形變的推進單元由光致形變材料制成。
其中，所述的推進單元100由動力發(fā)生裝置IO和推進片20兩部分構成，其中動力 發(fā)生裝置10由光致形變材料構成，其首尾兩端分別與軀干1上的支架11和動力推進片20 相粘結。所述推進片20由可動片21和固定片22構成，其材料為金屬或塑料硬質片?？蓜?片21和固定片22由高分子材料相連接，如乳膠、塑料薄膜等，使推進片20實現(xiàn)在水中前進 時的開合功能。 本發(fā)明提出了上述推進器的水中推進方法，是利用光照射推進器中的推進單元上 的光致形變材料使該推進單元發(fā)生形變從而控制推進器的動作。 其中，光照射光致形變材料構成的部分使該部分產生收縮，關閉光照使該部分恢 復原始狀態(tài)。
本發(fā)明提供的光控水中推進器以及推進方法對于現(xiàn)在的技術具有如下的優(yōu)點及效果 (1)本發(fā)明中的水中推進器不再是傳統(tǒng)的電驅動型，不再需要電機、減速器、齒輪、傳送帶等一系列相關的結構，也無須考慮其防水密封特性，極大地簡化了水中推進器的設計，由于執(zhí)行機構以及操作機構都相對簡單，本發(fā)明提供的水中推進器尺寸明顯減??；
(2)與現(xiàn)有的其他驅動方式相比較，光驅動快速、精確、環(huán)保、能耗小，并且具有可遠程操作等其他驅動方式所不具備的特點； (3)水中推進器各部件的材料是以高分子材料為主，部件較少，原料價格低廉，易于產業(yè)化。 (4)水中推進器各個部件之間的材料兼容性較好，因此可以根據(jù)不同的需要對推進器進行改裝，只要將執(zhí)行不同動作的部位按照一定的順序組裝起來就可以實現(xiàn)所需要的功能。


圖1是本發(fā)明實施例中一種水中推進器的結構示意圖。 圖2是本發(fā)明的一種推進片的結構示意圖及工作原理圖。其中，(a)為閉合狀態(tài)，(b)開啟狀態(tài)。 圖中標號1軀干，10動力發(fā)生裝置，20推進片，21可動片，22固定片，100推進單元，23高分子材料(如乳膠、塑料薄膜等)。
具體實施例方式
現(xiàn)依據(jù)附圖并結合下述具體實施例對本發(fā)明做進一步的描述。
實施例 請見圖1所示，一種水中推進裝置，至少包括推進單元100，可產生推進動力。該推進單元100與軀干1上的支架11相連接。所述支架11用膠粘結在軀干1前端上。所述的推進單元100由兩部分構成，其中一部分為動力發(fā)生裝置10，由光致形變材料構成，其首尾兩端分別與軀干1上的支架11和動力推進片20相粘結；另一部分為推進片20 (見圖2)，所述推進片20由可動片21和固定片22構成，其材料為金屬或塑料硬質片。固定片22在水中始終保持與水面垂直狀態(tài)?？蓜悠?1和固定片22通過高分子材料23(如乳膠、塑料薄膜等)相連接，使可動片21在水中前進時實現(xiàn)開合功能。前面所述的光致形變材料及其制備方法可選自公開號為CN 101225137A
公開日為2008年7月23日的發(fā)明專利中的材料及方法、公開號為CN 101041779A
公開日為2007年9月26日的發(fā)明專利中的材料及方法或者申請?zhí)枮橹袊鴮＠暾?00910045903. 0的發(fā)明專利中的材料及制備方法。其中均為液晶高分子材料。 下面描述所述的水中推進器是如何被光驅動實現(xiàn)在水中推進物體的功能。所述的光致形變材料在光的作用下可產生形變，這個過程將光能直接轉化為機器能，在本發(fā)明中就利用了液晶光致形變材料這一特點，將動力發(fā)生裝置10與推進片20相粘結構成推進單元IOO，這個單元中各種材料相配合實現(xiàn)了物體推進功能。其中的動力發(fā)生裝置10在光的照射下會產生收縮并開始彎曲，產生的收縮力使所述的推進片20中的固定片22始終以垂直于水面的狀態(tài)向前移動，而可動片21由于水的阻力而張開使水從固定片22間流過。然后關閉光源，此時光動力發(fā)生裝置10恢復原狀，其產生的推力使可動片21閉合，從而在水中推動軀干1前進。通過上述的過程可以實現(xiàn)推進單元100將物體在水中推進的功能。
以上的描述和附圖表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例?？梢岳斫?，在不背離由所附權利要求所定義的本發(fā)明的原理的精神和范圍的條件下，各種增加、變形和替換都應被包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
一種光控水中推進器，其特征在于包括可產生推進力的推進單元軀干和支架，所述支架固定于軀干的前端，所述推進單元與軀干前端的支架連接；推進單元由動力發(fā)生裝置和推進片組成，其中動力發(fā)生裝置由光致形變材料組成，其首尾兩端分別與軀干上的支架和推進片相粘結；所述推進片由可動片和固定片構成，其材料為金屬或塑料硬質片，可動片和固定片由高分子材料相連接，使推進片實現(xiàn)在水中前進時的開合功能。
2. 如權利要求1所述光控水中推進器在水中推進方法，其特征在于，利用光照射推進 單元上的動力發(fā)生裝置，使該推進單元發(fā)生形變，從而控制推進器的動作。
全文摘要
本發(fā)明屬于材料和自動化技術領域，具體為一種光控水中推進器及推進方法。該推進器包括推進單元，可產生推進動力。該推進單元由動力發(fā)生裝置和推進片組成，而推進片由可動片和固定片組成。該推進單元與軀干上的支架相連接。推進動力由推進單元的形變產生，產生推進形變的部件由光致形變材料制成。本發(fā)明水中推進器在水中推進方法是利用光照射推進單元上的動力發(fā)生裝置上的光致形變材料，使該動力發(fā)生裝置發(fā)生形變從而控制推進器的動作。本發(fā)明中的光控水中推進器執(zhí)行機構以及操作機構都相對簡單，其尺寸可以做到較?。焕霉庹盏乃型七M方法具有快速、精確、環(huán)保、能耗小的優(yōu)點，并可進行遠程操作。
文檔編號F03G7/06GK101705926SQ20091019937
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月26日 優(yōu)先權日2009年11月26日
發(fā)明者何玉玲, 俞燕蕾, 朱玉田, 王曉振, 程伏濤, 章園園, 陳茂林 申請人:同濟大學