[實用新型]一種基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節

有效

• 申請號: 201721384549.0
• 申請日: 2017-10-25
• 公開（公告）號: CN207327027U
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 牛子杰;許樹磊;李少斌;管仲福;李作英;景奇;劉攀宏
• 申請（專利權）人: 西北農林科技大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/12
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

本實用新型公開了一種基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節，包括姿態傳感器、定子固定框架、第一定子、第一壓電陶瓷片、第二定子、第二壓電陶瓷片、球轉子、第三定子和第三壓電陶瓷片；所述姿態傳感器固定在定子固定框架上，所述第一定子、第二定子和第三定子分別固定在釘子固定框架上；所述第一壓電陶瓷片、第二壓電陶瓷片和第三壓電陶瓷片分別通過環氧膠粘接在第一定子、第二定子和第三定子的基板背面。當不同的定子組合通電時亦可以實現球轉子的定軸自轉，上下擺動和左右擺動。這種緊湊的并聯結構形式可以直接替換掉目前常見的云臺類的穩定平臺。

技術領域

本實用新型屬于機械技術領域，涉及一種基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節。

背景技術

多自由度的手腕，關節等機電一體化結構系統通常都是使用多個電機串聯，不同的電機負責不同自由度的轉動。這種串聯形式的關節會導致結構臃腫，體積龐大，同時結構靈敏度降低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節。該產品采用超聲電機結構簡單，反應靈敏，便于二次開發。以其為基礎搭建的并聯式的多自由度手腕關節將徹底克服串聯結構存在的諸多問題，實現結構緊湊、體積小、重量輕、靈敏度高的特點。

其具體技術方案為：

一種基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節，包括姿態傳感器1、定子固定框架2、第一定子3、第一壓電陶瓷片4、第二定子5、第二壓電陶瓷片6、球轉子7、第三定子8和第三壓電陶瓷片9；所述姿態傳感器1固定在定子固定框架2上，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8分別固定在釘子固定框架2上，三者軸線在同一水平面上，相互夾 角為120°，交于一點；所述第一壓電陶瓷片4、第二壓電陶瓷片6和第三壓電陶瓷片9分別通過環氧膠粘接在第一定子3、第二定子5和第三定子8的基板背面。

進一步，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8內部表面設有圓弧型凹面，相互的空間位置正好將球轉子7嵌在中間。

進一步，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8均包括齒17和基板16，所述齒17中間設有圓形凹面18。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果為：

本實用新型基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節在具體應用過程中，當不同的定子組合通電時亦可以實現球轉子的定軸自轉，上下擺動和左右擺動。這種緊湊的并聯結構形式可以直接替換掉目前常見的云臺類的穩定平臺。

附圖說明

圖1為本實用新型基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節的結構示意圖；

圖2為定子通電時球副轉動方向示意圖；

圖3為不同的定子組合通電時機構實現的轉動形式示意圖；

圖4為定子的基本結構示意圖；

圖5為定子振動時的模態。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型的技術方案作進一步詳細地說明。

參照圖1，一種基于球面接觸副的超聲電機驅動的多自由度關節，包括姿態傳感器1、定子固定框架2、第一定子3、第一壓電陶瓷片4、第二定子5、第二壓電陶瓷片6、球轉子 7、第三定子8和第三壓電陶瓷片9；所述姿態傳感器1固定在定子固定框架2上，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8分別固定在釘子固定框架2上，三者軸線在同一水平面上，相互夾角為120°，交于一點；所述第一壓電陶瓷片4、第二壓電陶瓷片6和第三壓電陶瓷片9分別通過環氧膠粘接在第一定子3、第二定子5和第三定子8的基板背面。

所述第一定子3，第二定子5和第三定子8內部表面設有圓弧型凹面，相互的空間位置正好將球轉子7嵌在中間。