[發明專利]一種可操縱多種相異結構動子的四指壓電機械手及其激勵方法

有效

• 申請號: 202010065303.7
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111230919B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 劉英想;張仕靜;鄧杰;劉軍考;陳維山
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10;B25J15/12;B25J15/02;B25J15/00;B25J13/00;H02N2/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 王海婷

1.一種可操縱多種相異結構動子的四指壓電機械手，其特征在于：包括一個平板基座(1)、四個彎曲壓電手指(2)和若干聯接螺釘(4)，所述彎曲壓電手指(2)分為第一彎曲壓電手指(2-1)、第二彎曲壓電手指(2-2)、第三彎曲壓電手指(2-3)、第四彎曲壓電手指(2-4)；并且四個彎曲壓電手指(2)的結構相同，所述第一彎曲壓電手指(2-1)包括上端部(2-1-1)、壓電單元(2-1-2)和致動器基座(2-1-3)，且上端部(2-1-1)的頂端為不完整的球型結構；所述四個彎曲壓電手指(2)與平板基座(1)通過聯接螺釘(4)固定連接；所述四個彎曲壓電手指(2)在平板基座(1)上的固定位置的中心連線為正方形或圓形；且第一彎曲壓電手指(2-1)的上端部(2-1-1)、第二彎曲壓電手指(2-2)的上端部(2-2-1)、第三彎曲壓電手指(2-3)的上端部(2-3-1)和第四彎曲壓電手指(2-4)的上端部(2-4-1)均與動子(3)保持接觸，利用四個彎曲壓電手指(2)的上端部與動子(3)的接觸實現動子(3)的支承和操縱；被操縱的所述動子(3)為球型動子(3-1)、平板型動子(3-2)或圓柱型動子(3-3)，其中平板型動子(3-2)的外沿形狀為矩形、圓形或邊數大于四條的多邊形結構，圓柱型動子(3-3)為實心結構或空心結構。

2.根據權利要求1所述的一種可操縱多種相異結構動子的四指壓電機械手，其特征在于：四個所述彎曲壓電手指(2)的尺寸完全相同。

3.根據權利要求1或2所述的一種可操縱多種相異結構動子的四指壓電機械手的激勵方法，其特征在于：

以四個彎曲壓電手指(2)在平板基座(1)上的分布位置的對稱中心為原點建立笛卡爾直角坐標系XYZ，該坐標系的X軸與第一彎曲壓電手指(2-1)和第二彎曲壓電手指(2-2)在平板基座(1)上的固定中心的連線相平行，Y軸與第一彎曲壓電手指(2-1)和第四彎曲壓電手指(2-4)在平板基座(1)上的固定中心的連線相平行，Z軸與彎曲壓電手指(2)的軸線方向相平行；所述四個彎曲壓電手指(2)在A、B兩路電壓信號激勵下實現多個方向的彎曲運動，具體包括：

一是實現四個彎曲壓電手指(2)同時向X軸正向彎曲運動：將A路正值激勵電壓信號同時施加至四個彎曲壓電手指(2)；

二是實現四個彎曲壓電手指(2)同時向X軸負向彎曲運動：將A路負值激勵電壓信號同時施加至四個彎曲壓電手指(2)；

三是實現四個彎曲壓電手指(2)同時向Y軸正向彎曲運動：將B路正值激勵電壓信號同時施加至四個彎曲壓電手指(2)；

四是實現四個彎曲壓電手指(2)同時向Y軸負向彎曲運動：將B路負值激勵電壓信號同時施加至四個彎曲壓電手指(2)；

五是實現四個彎曲壓電手指(2)同時沿著其在平板基座(1)上的固定中心外接圓切線逆時針方向彎曲運動：將A路負值激勵電壓信號和B路正值激勵電壓信號同時施加至第一彎曲壓電手指(2-1)，將A路負值激勵電壓信號和B路負值激勵電壓信號同時施加至第二彎曲壓電手指(2-2)，將A路正值激勵電壓信號和B路負值激勵電壓信號同時施加至第三彎曲壓電手指(2-3)，將A路正值激勵電壓信號和B路正值激勵電壓信號同時施加至第四彎曲壓電手指(2-4)，以上激勵電壓信號施加動作同步進行；

六是實現四個彎曲壓電手指(2)同時沿著其在平板基座(1)上的固定中心外接圓切線順時針方向彎曲運動：將A路正值激勵電壓信號和B路負值激勵電壓信號同時施加至第一彎曲壓電手指(2-1)，將A路正值激勵電壓信號和B路正值激勵電壓信號同時施加至第二彎曲壓電手指(2-2)，將A路負值激勵電壓信號和B路正值激勵電壓信號同時施加至第三彎曲壓電手指(2-3)，將A路負值激勵電壓和B路負值激勵電壓同時施加至第四彎曲壓電手指(2-4)，以上激勵電壓信號施加動作同步進行。