[發明專利]基于壓電驅動的無側翻失效作動器裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201811284977.5
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109450290A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 彭瀚旻;盧鵬輝;冒林麗;毛婷;胡捷
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02N2/00
• 分類號: H02N2/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔;徐曉鷺

1.一種基于壓電驅動的無側翻失效作動器裝置，其特征在于：包括具有空間四足結構的金屬基體，和粘貼于所述基體中央平臺位置處的至少一對壓電陶瓷片。

2.根據權利要求1所述的一種基于壓電驅動的無側翻失效作動器裝置，其特征在于：所述基體中央平臺處的壓電陶瓷片包括第一壓電陶瓷片（1）和第二壓電陶瓷片（2），所述第一壓電陶瓷片（1）和第二壓電陶瓷片（2）分別設置于所述中心平臺的兩面相對位置上。

3.根據權利要求1所述的一種基于壓電驅動的無側翻失效作動器裝置，其特征在于：所述基體（3）由一塊厚度為a的四角星形薄板折彎其四個尖角制成，相對的兩個尖角同向折彎，其中一對尖角彎折的角度為θ，另一對尖角反向折彎，角度為-θ，形成了所述基體（3）上的第一尖足（4）、第二尖足（5）、第三尖足（6）和第四尖足（7），將四個尖足末端兩兩連線，即可構成一個正四面體形狀；因此，當所述的磷青銅基體放置于平面上時，將始終處于三個尖足著地、一個尖足懸空的情況；將正面著地的尖足視為前足（8），將斜側面著地的兩個尖足分別視為左側足（9）和右側足（10），將懸空的尖足視為懸空足（11）。

4.一種如權利要求1所述的基于壓電驅動的無側翻失效作動器裝置的控制方法，其特征在于：首先，對所述第一壓電陶瓷片（1）和第二壓電陶瓷片（2）施加相同的正弦電信號，利用壓電陶瓷片的逆壓電效應控制壓電陶瓷片的形變，通過壓電陶瓷片的形變激勵整個磷青銅基體（3）產生形變，由于結構的關系，基體上的四個尖足末端形變產生的位移最大；其次，通過調節所施加電信號的頻率，可以改變壓電陶瓷的振動模態，從而改變基體的振動模態，使得四個足尖產生不完全相同的高頻微幅振動，形成多種組合；在各個組合的振動模態的控制頻率段附近調整所施加電信號的頻率，可以改變四個尖足之間的振動幅度差異；最后，再利用著地的前足（8）、左側足（9）和右側足（10）著地角度的不同，使得著地的三個尖足與接觸面作用所產生的摩擦力的大小或方向不同，從而最終產生驅使作動器產生直線運動所需的合力和產生轉彎運動所需的合力矩。

5.根據權利要求4所述的控制方法，其特征在于：通過改變施加在所述第一壓電陶瓷片（1）和第二壓電陶瓷片（2）上的電信號的頻率，在多個頻率段內令所述第一尖足（4）和第二尖足（5）、第三尖足（6）和第四尖足（7）同時產生相對方向上的振動，稱為面外振動模態；

在所述面外振動模態下，所述前足（8）對地面產生了豎直向下的作用力、左側足（9）對地面產生斜向右后方的作用力F₉、右側足（10）對地面產生斜向左后方的作用力F₁₀，通過在相應頻率段內調節所施加電信號的頻率值大小，可以改變力F₉和力F₁₀的相對大小，根據力的合成效應，當F₉=F₁₀時，將驅使作動器產生向前的直線運動，當F₉>F₁₀時作動器右轉彎運動，當F₉<F₁₀時作動器左轉運動。