[發明專利]一種基于多模態轉換型超聲電機的三自由度力交互裝置

有效

• 申請號: 201910740600.4
• 申請日: 2019-08-12
• 公開（公告）號: CN110492786B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 郭語;宋愛國;楊建林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02N2/10
• 分類號: H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

一種基于多模態轉換型超聲電機的三自由度力交互裝置，包括基座和球轉子，所述球轉子安裝在所述基座上，所述基座和所述球轉子之間還設置轉動固定組件和輔助支撐組件，所述轉動固定組件用于安裝球轉子，其包括安裝多個支架以及多個數量相同的固定牛眼輪和活動牛眼輪，所述輔助支撐組件包括預緊件、支撐板和振子部。通過在基座上設置轉動固定組件和輔助支撐組件，將球轉子進行固定，提高了整體裝置的穩定性。

技術領域

本發明涉及電機領域，特別是涉及一種基于多模態轉換型超聲電機的三自由度力交互裝置。

背景技術

隨著太空探索、遠程手術、遙操作機器人的不斷發展，人機交互得到越來越廣泛的應用，而力觸感交互技術可以增強操作者的臨場感，日益受到重視，超聲電機具有抗電磁干擾，結構設計靈活緊湊，功率密度大等優點，近年來得到了廣泛應用，超聲電機是摩擦驅動，使用壽命較短，因此亟待本領域技術人員解決此問題。

發明內容

為了解決以上問題，本發明提供一種基于多模態轉換型超聲電機的三自由度力交互裝置，包括基座和球轉子，所述球轉子安裝在所述基座上，其特征在于：所述基座和所述球轉子之間還設置轉動固定組件，所述轉動固定組件用于安裝球轉子，所述轉動固定組件固定在所述基座的上側面，所述轉動固定組件包括安裝多個支架以及多個數量相同的固定牛眼輪和活動牛眼輪，所述球轉子與多個數量相同的固定牛眼輪和活動牛眼輪活動接觸，所述支架包括支架柱、傾斜安裝部和傾斜固定部，所述支架柱的上端連接所述傾斜安裝部，所述傾斜安裝部的內部開設通孔，所述活動牛眼輪與所述通孔螺紋連接，所述支架柱的下端內側連接所述傾斜固定部，所述傾斜固定部包括固定面，所述固定牛眼輪安裝在所述固定面上，其中一個支架的兩側分別設置輔助支撐組件，所述輔助支撐組件包括預緊件、支撐板和振子部，所述預緊件將所述支撐板的一端固定在所述基座的上側面，所述支撐板的另一端設置柔性板，所述振子部傾斜安裝在所述柔性板上，所述振子部的本體上安裝壓電陶瓷和若干驅動足，所述振子部的驅動足與所述球轉子的球面赤道處接觸形成45°傾斜角，所述壓電陶瓷貼合在所述振子部的本體上，并與所述球轉子相切連接，所述驅動足安裝在所述振子部的上下兩側面的邊緣端。

作為本發明的一種改進，所述支撐板的下端與所述基座可拆卸連接。

作為本發明的一種改進，所述球轉子的上端連接轉動操作組件。

作為本發明的一種改進，所述轉動操作組件包括操作桿和三維力傳感器，所述操作桿插接在所述球轉子的球體內，所述三維力傳感器安裝在所述操作桿上。

作為本發明的一種改進，所述柔性板的板體上安裝應變片。

一種基于多模態轉換型超聲電機的三自由度力交互裝置的使用方法，包括以下步驟： S1：給壓電陶瓷外接電源；S1：給壓電陶瓷外接電源；S2：控制通過所述壓電陶瓷的頻率和相位，進而控制所述振子部的狀態，包括彎/彎組合振動模態或彎/振組合模態或縱/振模態。

本申請一種基于多模態轉換型超聲電機的三自由度力交互裝置，該裝置結構簡單，通過在基座上設置轉動固定組件和輔助支撐組件，將球轉子進行固定，提高了整體裝置的穩定性；在超聲電機的振子部的驅動足抵在球轉子水平截面直徑最大處，振子部與柔性板固定連接，柔性板上貼有應變片，從而可以測得振子部上驅動足與球轉子之間的壓力；在振子部的上下兩側對稱布置驅動足，當一個驅動足磨損耗盡，可以通過調整振子部的，切換另一個驅動足進行驅動，以此提高超聲電機的使用壽命。

附圖說明

圖1本申請整體裝置結構示意圖；

圖2本申請基座與轉動固定組件以及輔助支撐組件的連接結構示意圖；

圖3為本申請的輔助支撐組件結構示意圖；

圖4為本申請的振子部的彎/彎組合振動模態運動周期圖；

圖5為本申請的振子部的彎振模態運動周期圖；