[實用新型]一種貼片式壓電驅動的機械手關節

有效

• 申請號: 201821868708.9
• 申請日: 2018-11-14
• 公開（公告）號: CN209273460U
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發明（設計）人: 于鵬鵬;金家楣;王亮;李昕鍵;陳迪
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J17/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本實用新型公開了一種貼片式壓電驅動的機械手關節，包含若干活動單元和若干驅動單元，活動單元和驅動單元依次交替設置，且活動單元和驅動單元之間均通過兩根彈性帶連接；驅動單元包含貼片式壓電振子、第一固定板、第二固定板、第一連接軸和第二連接軸；貼片式壓電振子包含金屬基體和四個壓電陶瓷片；金屬基體包含第一作動頭、第二作動頭、第一振動梁、第二振動梁和夾持機構；活動單元包含第一轉子、第二轉子；第一轉子、第二轉子均呈船錨狀，均包含抵板和橫梁。工作時，驅動單元的貼片式壓電振子被激勵，其兩端圓弧形作動頭產生轉向相反的橢圓運動，通過摩擦作用驅動活動單元轉動。

技術領域

本實用新型涉及壓電作動和機器人領域，尤其涉及一種貼片式壓電驅動的機械手關節。

背景技術

由于海洋資源勘探和開采的需要，水下機器人得到了很大發展。自治水下機器人是水下機器人的一種，因智能化程度高、體積小、隱蔽性好而受到廣泛關注。但是現有的自治水下機器人并沒有裝備機械手，只能執行有限的水下觀察任務。

現有的水下機械手多采用液壓和電磁電機驅動。繼續增加下潛深度，水下機器手將難以適應高水壓條件，還需在密封、壓力補償等方面作深入研究。同時，電磁電機尺寸縮小后效率急劇下降，難以滿足小型化的需要；液壓裝置重量大，難以達到輕量化的要求。

壓電作動是在定子作動頭的表面質點產生微米級的橢圓運動，并通過摩擦作用實現定子動子之間的運動傳遞。采用壓電作動技術將機械手設計成開放式結構，保證水下機械手在高水壓環境下各個部件沒有壓差、結構上不會發生破壞。直接驅動無需傳動機構有利于輕量化、小型化。裝備了壓電驅動的全開放式機械手的自治水下機器人將具備一定的水下作業能力。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種貼片式壓電驅動的機械手關節。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種貼片式壓電驅動的機械手關節，包含若干活動單元和若干驅動單元，所述活動單元和驅動單元依次交替設置，且活動單元和驅動單元之間均通過兩根彈性帶連接；

所述驅動單元包含貼片式壓電振子、第一固定板、第二固定板、第一連接軸和第二連接軸；

所述貼片式壓電振子包含金屬基體和四個壓電陶瓷片；

所述金屬基體包含第一作動頭、第二作動頭、第一振動梁、第二振動梁和夾持機構；

所述第一振動梁、第二振動梁均為長方體，均包含第一至第四側面；所述第一振動梁的第一側面、第一振動梁的第三側面、第二振動梁的第一側面、第二振動梁的第三側面相互平行；第一振動梁的第二側面和第二振動梁的第二側面在同一平面，第一振動梁的第四側面和第二振動梁的第四側面在同一平面；

所述第一作動頭、第二作動頭均呈單孔拱橋狀；第一作動頭的兩端分別和第一振動梁的一端、第二振動梁的一端固連；第二作動頭的兩端分別和第一振動梁的另一端、第二振動梁的另一端固連；

所述夾持機構設置在所述第一振動梁的第三側面、第二振動梁的第一側面之間，呈十字架狀，包含相互垂直的第一面板和第二面板；所述第一面板兩端分別和第一振動梁的第三側面、第二振動梁的第一側面垂直固連；所述第二面板上設有兩個軸線垂直于第一振動梁第二側面的安裝孔；

所述金屬基體關于所述夾持機構的中心呈中心對稱；

所述四個壓電陶瓷片分別粘貼在第一振動梁的第二側面、第一振動梁的第四側面、第二振動梁的第二側面和第二振動梁的第四側面，均沿厚度方向極化，且位于同一振動梁上的壓電陶瓷片的極化方向相反、位于同一平面上的壓電陶瓷片的極化方向相同；

所述第一固定板、第二固定板均呈長條狀，兩端沿其長度方向分別設有第一開口槽、第二開口槽；