[發明專利]一種基于寄生慣性原理的仿生爬行式壓電精密驅動裝置

有效

• 申請號: 201910291972.3
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110768571B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 萬嫩;李建平;溫建明;張忠華;鄭佳佳;王仁明
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于寄生慣性原理的仿生爬行式壓電精密驅動裝置，包括兩組壓電驅動單元I和II、動子(5)、預緊楔塊I、II(2、8)、預緊螺釘I、II(1、9)、底座(10)，其特征在于：所述精密驅動裝置利用寄生慣性原理實現微納米級仿生爬行式直線精密驅動；所述壓電驅動單元I包括壓電疊堆I(3)、非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I(4)、壓電驅動單元II包括壓電疊堆II(7)、非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構II(6)，壓電疊堆I、II(3、7)分別設置在非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I、II(4、6)內；壓電疊堆I(3)驅動非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I(4)伸長，壓電疊堆II(7)驅動非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構II(6)伸長，通過控制驅動壓電疊堆I、II(3、7)之間的時序實現仿生爬行式運動，進而驅動動子(5)的直線精密運動；所述動子(5)采用帶有滑塊的高精度直線導軌，導軌通過螺釘固定在底座(10)上，用以實現高精度的直線運動；非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I、II(4、6)通過螺釘安裝在底座(10)上；壓電疊堆I、II(3、7)可通過預緊楔塊I、II(2、8)進行預緊；預緊螺釘I、II(1、9)可調節非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I、II(4、6)與動子(5)之間的初始預緊力；非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I、II(4、6)通過八個薄壁式柔性鉸鏈連接，組成非對稱形式的平行四邊形結構。

2.根據權利要求1所述的基于寄生慣性原理的仿生爬行式壓電精密驅動裝置，其特征在于壓電疊堆I、II(3、7)的主輸出方向與動子(5)運動方向垂直布置。

3.根據權利要求1所述的基于寄生慣性原理的仿生爬行式壓電精密驅動裝置，其特征在于采用非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I、II(4、6)的寄生慣性驅動原理，壓電疊堆I、II(3、7)分別得電時，分別推動非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I、II(4、6)分別產生兩個方向的復合力，一個方向的力作為驅動力推動動子(5)做直線運動；另一個方向的力向上頂緊動子(5)施加預緊力。

4.根據權利要求1所述的基于寄生慣性原理的仿生爬行式壓電精密驅動裝置，其特征在于通過對兩組壓電驅動單元I和II的時序控制，交替提供驅動電壓；當壓電疊堆I(3)通電后，通過非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I(4)的寄生慣性運動，推動動子(5)作直線移動；當壓電疊堆I(3)將要失電時，壓電疊堆II(7)帶電；壓電疊堆II(7)帶電后，通過非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構II(6)的寄生慣性運動，推動動子(5)繼續作直線移動；當壓電疊堆II(7)將要失電時，壓電疊堆I(3)又帶電；在這個過程中，壓電疊堆I(3)失電回退至初始位置時，非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I(4)也回復初始狀態；壓電疊堆II(7)失電后迅速回退至初始位置時，非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構II(6)也回復初始狀態；兩個非對稱薄壁式柔性鉸鏈機構I、II(4、6)分別在兩個壓電疊堆I、II(3、7)交替驅動下，做仿生爬行運動，可消除運動周期內動子(5)的回退現象。