[發明專利]一種基于壓電精密驅動的直線雙向作動器及其工作方法

在審

• 申請號: 201711326970.0
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN107919812A
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 彭瀚旻;楊劍之;朱攀丞;圣娟
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，更確切的說，是一種基于壓電精密驅動的直線雙向作動器及其工作方法。

背景技術

隨著現代醫學技術的發展，精準外科越來越受到廣泛的關注。有別于經驗主導的粗放式的傳統外科，精準外科的實現依托于現代科技，尤其是高科技的精密醫療器械。通過醫療器械的輔助精準定位，確定病灶的準確位置從而進行有針對性的治療。這樣不僅可減少醫療資源的浪費，還可以減輕患者的痛苦。

現有醫療器械一般采用作動器作為實施主動控制的部件進行定位，該部件隨著醫學應用的需要越來越趨于微型化、高精密度。現有的應用于醫療器械上的壓電陶瓷作動器、電致伸縮作動器、磁致伸縮作動器和形狀記憶合金作動器等，他們大多結構復雜且多為旋轉型作動器，難以微型化。

上述作動器中，壓電陶瓷作動器采用壓電精密驅動技術，相對于采用其他技術的作動器具有易于微型化以及無電磁干擾等優勢，非常適合作為驅動部件用于精密醫療器械中。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種易于微型化、結構簡單、易于加工、功能齊全、操作方便、應用面廣的基于壓電精密驅動的直線雙向作動器及其工作方法，發明的作動器屬于壓電陶瓷作動器。

本發明采用如下技術方案：

一種基于壓電精密驅動的直線雙向作動器，包括：第一磷青銅基體、安裝于第一磷青銅基體上的第一壓電陶瓷片、連接第一磷青銅基體和第二磷青銅基體的連接桿、安裝于第二磷青銅基體上的第二壓電陶瓷片。

所述第一磷青銅基體的下部開有溝槽，形成第一磷青銅基體的雙足。

所述第二磷青銅基體的下部開有溝槽，形成第二磷青銅基體的雙足。

所述第一壓電陶瓷片非對稱地安裝在所述第一磷青銅基體上端面，所述第二壓電陶瓷片非對稱地安裝在所述第二磷青銅基體上端面。

優選地，連接桿為剛性桿。

優選地，所述第一磷青銅基體與所述第二磷青銅基體的兩側分別由一根連接桿連接，且連接桿不連接在第一磷青銅基體的雙足或第二磷青銅基體的雙足上。

優選地，所述第一磷青銅基體下部的第一磷青銅基體的雙足和所述第二磷青銅基體下部的第二磷青銅基體的雙足均有傾角，第一磷青銅基體的雙足傾角傾斜方向相同，第二磷青銅基體的雙足傾角傾斜方向相同。

優選地，所述第一磷青銅基體和所述第二磷青銅基體均為非對稱結構。

優選地，所述第一磷青銅基體與第二磷青銅基體的結構相同、布置方向相反。

優選地，所述第一壓電陶瓷片緊貼所述第一磷青銅基體的上端邊緣安裝，并遠離所述第一磷青銅基體和第二磷青銅基體的相對端；所述第二壓電陶瓷片緊貼所述第二磷青銅基體上端邊緣安裝，并遠離所述第一磷青銅基體和第二磷青銅基體的相對端。

優選地，所述第一磷青銅基體下部開有直角梯形槽，第一磷青銅基體位于所述直角梯形槽直槽面一端的端面開斜切面，所述直角梯形槽與第一磷青銅基體的兩端面形成第一磷青銅基體的雙足；所述第二磷青銅基體下部開有直角梯形槽，第二磷青銅基體位于所述直角梯形槽直槽面一端的端面開斜切面，所述直角梯形槽與第一磷青銅基體的兩端面形成第二磷青銅基體的雙足。第一磷青銅基體位于第一磷青銅基體下方直角梯形槽斜槽面一端的端面與第二磷青銅基體位于第二磷青銅基體下方直角梯形槽斜槽面一端的端面相對。

一種基于壓電精密驅動的直線雙向作動器的工作方法，包括如下步驟：

步驟1，第一壓電陶瓷片在正余弦電壓的作用下，使第一磷青銅基體雙足產生同向的高頻擺動，由于其雙足具有一定角度的傾角，結構不對稱，使第一磷青銅基體產生定向移動，通過連接桿帶動整個作動器定向移動；

步驟2，第二壓電陶瓷片在正余弦電壓的作用下，使第二磷青銅基體雙足產生同向的高頻擺動，由于其雙足具有一定角度的傾角，結構不對稱，且第二磷青銅基體布置方向與第一磷青銅基體相反，故產生與步驟 1 相反方向的移動，通過連接桿帶動整個作動器定向移動；

步驟3，通過給第一壓電陶瓷片加正余弦電壓，使整個作動器如步驟 1進行運動，通過給第二壓電陶瓷片加正余弦電壓，使整個作動器如步驟 2進行與步驟 1相反方向的運動；

步驟4，根據操作者需要，通過控制給第一壓電陶瓷片或者第二壓電陶瓷片加正余弦電場來控制作動器的移動，并通過對作動器位置實時監測，以達到精準定位。

本發明的有益效果在于：