[發明專利]一種基于壓電驅動的折疊式關節

在審

• 申請號: 202010111254.6
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111136683A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 王亮;馮浩人;王瑞鋒;金家楣;王鑫;郝博
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 韓天宇

本發明公開了一種基于壓電驅動的折疊式關節，包含第一關節臂、第二關節臂、壓電驅動裝置、安裝架、鉸接座和鉸接條；壓電驅動裝置包含包含第一至第二壓電作動器、連接軸、第一至第二連接圓環、彈簧以及第一至第四軸承；第二關節臂的一端分別和壓電驅動裝置的第一連接圓環、第二連接圓環固連；第一關節臂一端通過安裝架和第一壓電作動器固連；鉸接條一端通過鉸接座和第二壓電作動器鉸接、另一端和第一關節臂的內壁鉸接。本發明結構簡單緊湊，易于實現小型化，能夠在真空強磁場等極端環境下工作，且能夠對關節的連接處由于重力引起的微小間隙進行調整。

技術領域

本發明涉及壓電驅動技術和自動鋪設關節技術領域，尤其涉及一種基于壓電驅動的折疊式關節。

背景技術

核聚變試驗過程中，托卡馬克裝置在強磁上、超大電流、超低溫、極高溫等極端工況下運行，裝置內各部件的強度、剛度、壽命經受嚴酷的考驗，因此對真空室內壁進行定期的檢測與維護是保證核聚變試驗正常運行的一項必要工作。現有的關節+機械臂的有軌式機器人，關節在ITER裝置真空室的鋪設時間過長、鋪設過程復雜，增加了機器人維護作業時間，降低了作業效率。此外，由于關節臂本身的長度和重力影響、以及裝備的精度和間隙，關節的兩個關節臂連接處經常會產生上面的間隙大于下面的間隙，使得兩關節臂不能在一個平面上。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對背景技術中所涉及到的缺陷，提供一種基于壓電驅動的折疊式關節。

本發明為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種基于壓電驅動的折疊式關節，包含第一關節臂、第二關節臂、壓電驅動裝置、安裝架、鉸接座和鉸接條；

所述壓電驅動裝置包含包含第一壓電作動器、第二壓電作動器、連接軸、第一連接圓環、第二連接圓環、彈簧以及第一至第四軸承；

所述第一壓電作動器、第二壓電作動器均包含驅動圓環、連接桿、矩形梁、第一至第二扭振壓電元件組、以及第一至第二彎振壓電元件組；所述矩形梁為長方體，包含第一至第四側面和兩個端面，其中，第一側面平行于第三側面，第二側面平行于第四側面；所述連接桿為柱體，其一個端面和所述矩形梁的一個端面固連，另一個端面為弧面、和所述驅動圓環的側面固連；所述連接桿、矩形梁同軸且軸線經過所述驅動圓環的中心，所述驅動圓環的兩個端面和矩形梁的第一側面平行；所述第一扭振壓電元件組、第二扭振壓電元件組對稱設置在第一側面中心、第三側面中心，均包含第一至第四扭振壓電元件，所述第一至第四扭振壓電元件均和所述矩形梁粘接，形成田字格正方形，均沿厚度方向極化且相鄰扭振壓電元件的極化方向相反；所述第一扭振壓電元件組、第二扭振壓電元件組的扭振壓電元件的極化方向相反；所述第一彎振壓電元件組、第二彎振壓電元件組對稱設置在第一側面、第三側面上，均包含兩個彎振壓電元件；第一彎振壓電元件組的兩個彎振壓電元件對稱設置在所述第一扭振壓電元件組的兩側、和所述矩形梁粘接，均沿厚度方向極化且極化方向相同；所述第一彎振壓電元件組、第二彎振壓電元件組中彎振壓電元件的極化方向相同；所述驅動圓環的一個端面上周向均勻設有m個驅動齒，m為大于等于3的自然數；

所述第一連接圓環、第一壓電作動器的驅動圓環、第二壓電作動器的驅動圓環、第二連接圓環依次層疊，內壁分別通過第一至第四軸承和所述連接軸相連；第一壓電作動器的驅動圓環上的驅動齒和所述第一連接圓環靠近第一壓電作動器驅動圓環的端面相抵，第二壓電作動器的驅動圓環上的驅動齒和所述第二連接圓環靠近第二壓電作動器驅動圓環的端面相抵；所述彈簧套在連接軸上，一端和所述第一壓電作動器的驅動圓環相抵、另一端和所述第二壓電作動器的驅動圓環相抵；

所述安裝架包含第一安裝片、第二安裝片；所述第一安裝片、第二安裝片對稱設置在所述第一壓電作動器的第二側面中心、第四側面中心，其上均設有通孔，用于固定所述第一壓電作動器；

所述鉸接座和所述第二壓電作動器第二側面中心固連；