[發(fā)明專利]基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺及其激勵(lì)方式

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210209902.7
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN102916607A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡俊輝;蘆小龍;趙淳生
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 彭英

1.一種基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺，其特征在于：包括上部平板以及為上部平板下方的下部運(yùn)動臺，所述下部運(yùn)動臺包括彈性支架，該彈性支架包括中部固定臺以及均布在中部固定臺四周的四個(gè)彈性足，每一個(gè)彈性足均與一個(gè)直線超聲電機(jī)連接；所述中部固定臺與上部平板連接成一體，所述彈性足包括彈性連接臂和彈性連接塊，彈性連接臂的一端與中部固定臺連接，另一端則通過彈性連接塊與直線超聲電機(jī)連接，所述彈性連接塊為彈性弧形狀構(gòu)件，該彈性弧形狀構(gòu)件的兩端與直線超聲電機(jī)固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺，其特征在于：所述彈性連接臂為弧形薄板結(jié)構(gòu)，且彈性連接臂背向上部平板呈彈性弧形彎曲狀。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺，其特征在于：所述中部固定臺呈矩形，所述彈性連接臂包括第一連接臂分體以及第二連接臂分體，第一連接臂分體為矩形狀中部固定臺的其中一個(gè)對角向外延伸而形成，且第一連接臂分體的延伸端部設(shè)置端耳，第二連接臂分體為薄板彈片構(gòu)件，且第二連接臂分體的一端與端耳連接，另一端則與彈性連接塊連接，所述第二連接臂分體與彈性連接塊的連接端位于中部固定臺下側(cè)，同時(shí)第二連接臂分體與彈性連接塊的連接端相應(yīng)于上部平板呈上下移動。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺，其特征在于：所述直線超聲電機(jī)為微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)，包括金屬基板以及壓電陶瓷片；所述壓電陶瓷片具有三個(gè)極化方向相同的極化分區(qū)，其中：所述的三個(gè)極化分區(qū)中，位于中部的為彎振極化分區(qū)，而位于兩側(cè)的則為縱振極化分區(qū)；所述金屬基板包括基板本體，該基板本體的一側(cè)與壓電陶瓷片復(fù)合成一體，另一側(cè)的兩端則分別設(shè)置第一驅(qū)動足、第二驅(qū)動足，第一驅(qū)動足、第二驅(qū)動足分別與壓電陶瓷片兩側(cè)的縱振極化分區(qū)相對設(shè)置；所述彎振極化分區(qū)、縱振極化分區(qū)分別與相應(yīng)的激勵(lì)電源連接，以分別對應(yīng)地促使彎振極化分區(qū)的相對端產(chǎn)生一階彎曲振動模態(tài)、縱振極化分區(qū)的相對端產(chǎn)生局部微幅振動模態(tài)，所述金屬基板以一階彎曲振動模態(tài)作為摩擦驅(qū)動力、以局部微幅振動模態(tài)作為摩擦驅(qū)動力的超聲振動減摩模態(tài)；所述彈性足與微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)的連接部位為一階彎曲振動模態(tài)的節(jié)線位置。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺，其特征在于：所述壓電陶瓷片彎振極化分區(qū)的激勵(lì)電源為連續(xù)式方波信號、壓電陶瓷片兩側(cè)縱振極化分區(qū)的激勵(lì)電源為兩路時(shí)間相位差為180°的間隔式正弦信號；壓電陶瓷片的彎振極化分區(qū)在連續(xù)式方波信號的激發(fā)下，促使彎振極化分區(qū)的相對端產(chǎn)生一階彎曲振動模態(tài)，連續(xù)式方波信號的激勵(lì)頻率與一階彎曲振動模態(tài)頻率f1相等；壓電陶瓷片兩側(cè)的縱振極化分區(qū)在兩路時(shí)間相位差為180°的間隔式正弦信號的激發(fā)下，促使金屬基板兩側(cè)縱振極化分區(qū)的相對端分別產(chǎn)生局部微幅振動模態(tài)，間隔式正弦信號的間隔頻率與一階彎曲振動模態(tài)頻率f1接近，所述間隔式正弦信號的激勵(lì)頻率與局部微幅振動模態(tài)的頻率f2相等；且局部微幅振動模態(tài)的頻率f2遠(yuǎn)大于一階彎曲振動模態(tài)頻率f1。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺，其特征在于：所述局部微幅振動模態(tài)為一階局部彎振模態(tài)或者一階局部縱振模態(tài)。

7.一種權(quán)利要求4所述基于直線超聲電機(jī)的三自由度運(yùn)動平臺的激勵(lì)方式，其特征在于：控制各微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)的激勵(lì)電源，使得運(yùn)動平臺沿任一組微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)的中心連線做直線運(yùn)動或者沿自身中心軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；當(dāng)運(yùn)動平臺做直線運(yùn)動時(shí)，相對設(shè)置的一組微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)作輸出方向相同的直線運(yùn)動，而另一組相對設(shè)置的微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)工作在超聲振動減摩模態(tài)；當(dāng)運(yùn)動平臺沿自身中心軸做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時(shí)，相對設(shè)置的兩組微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)的均作輸出方向相反的直線運(yùn)動，且相對設(shè)置的兩組微小型減摩驅(qū)動式超聲電機(jī)的直線運(yùn)動相對于運(yùn)動平臺的中心軸具有相同的時(shí)針方向。