[發(fā)明專利]一種鰩魚式水下壓電機(jī)器人

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110497013.4
• 申請(qǐng)日: 2021-05-07
• 公開（公告）號(hào): CN113511315B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛瑞坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 金陵科技學(xué)院
• 主分類號(hào): B63C11/52
• 分類號(hào): B63C11/52;B63G8/14;H02N2/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 張麗芳

本發(fā)明公開了一種鰩魚式水下壓電機(jī)器人，包括一個(gè)彈性基體和八片壓電陶瓷片，八片壓電陶瓷片分布在彈性基體的上下各四片，壓電陶瓷片的極化方向?yàn)樯厦嫠钠瑝弘娞沾善?fù)向極化，下面四片壓電陶瓷片正向極化，彈性基體截面為梯形，彈性基體底部的四個(gè)角設(shè)置四個(gè)驅(qū)動(dòng)足；彈性基體頂部上方設(shè)有一個(gè)凸起的結(jié)構(gòu)孔，彈性基體兩側(cè)的中間設(shè)有兩個(gè)切除的半圓形，且彈性基體頂部的中間設(shè)有兩個(gè)圓形的通孔。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)直線或者轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的力的輸出，且具有結(jié)構(gòu)新穎、安裝制造方便、節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的市場(chǎng)潛力，適合推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鰩魚式水下壓電機(jī)器人。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，超聲電機(jī)在多自由度的機(jī)械中進(jìn)行多次的應(yīng)用，科研人員對(duì)其研究后取得了很好的進(jìn)展。麻省理工大學(xué)研制出一種三自由度平面閉環(huán)作動(dòng)器，在低力矩的精密定位中進(jìn)行應(yīng)用；日本的東京工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)出一種僅為1mm的微型爬坡裝置，通過運(yùn)用薄層合金制作成的多自由度裝置；名古屋大學(xué)制作出一種可在管道內(nèi)爬行的作動(dòng)器裝置，可以用于人體器官的檢測(cè)等；美國(guó)研制了一種能在墻面上爬行的機(jī)作動(dòng)器，可以讓作動(dòng)器借助靜電的作用力吸附在墻面上運(yùn)動(dòng)。在我國(guó)，吉林大學(xué)的韋東東設(shè)計(jì)了一種仿樹蜂壓電步進(jìn)機(jī)器人，該機(jī)器人主要是依靠?jī)蓪?duì)不同摩擦系數(shù)的驅(qū)動(dòng)足實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的步進(jìn)式直線運(yùn)動(dòng)；陳暢等人提出了一種基于壓電驅(qū)動(dòng)的六組爬行機(jī)器人，機(jī)器人由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)器部分組成，可以實(shí)現(xiàn)直線和轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，由于該種機(jī)器人依靠多個(gè)驅(qū)動(dòng)單元組合的方式實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，所以可以通過拓展單元節(jié)的數(shù)量進(jìn)一步提升機(jī)器人的負(fù)載能力和穩(wěn)定性。超聲電機(jī)通常情況只能做一種直線或者轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的力的輸出，因此在應(yīng)用的多自由度機(jī)器人中，需要用多個(gè)超聲電機(jī)來完成，其結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，制作過程也比較繁瑣，并且制造成本也很高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種鰩魚式水下壓電機(jī)器人。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)直線或者轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)的力的輸出，且具有結(jié)構(gòu)新穎、安裝制造方便、節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì)，具有廣泛的市場(chǎng)潛力，適合推廣使用。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種鰩魚式水下壓電機(jī)器人，包括一個(gè)彈性基體和八片壓電陶瓷片，八片壓電陶瓷片分布在彈性基體的上下各四片，壓電陶瓷片的極化方向?yàn)樯厦嫠钠瑝弘娞沾善?fù)向極化，下面四片壓電陶瓷片正向極化，彈性基體截面為梯形，彈性基體底部的四個(gè)角設(shè)置四個(gè)驅(qū)動(dòng)足；彈性基體頂部上方設(shè)有一個(gè)凸起的結(jié)構(gòu)孔，彈性基體兩側(cè)的中間設(shè)有兩個(gè)切除的半圓形，且彈性基體頂部的中間設(shè)有兩個(gè)圓形的通孔。

進(jìn)一步的，彈性基體材質(zhì)為聚苯硫醚。

進(jìn)一步的，彈性基體的底部設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的方槽。

進(jìn)一步的，彈性基體截面為等腰梯形。

進(jìn)一步的，上面四片壓電陶瓷片兩兩對(duì)稱設(shè)置，分別設(shè)置在彈性基體的兩個(gè)腰面上，下面四片壓電陶瓷片兩兩對(duì)稱設(shè)置，分別設(shè)置在方槽內(nèi)。

同時(shí)公開了上述鰩魚式水下壓電機(jī)器人的信號(hào)激勵(lì)方式，當(dāng)施加具有90度相位差的激勵(lì)信號(hào)時(shí)，彈性體會(huì)跟隨壓電陶瓷片產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)振動(dòng)頻率達(dá)到時(shí)，產(chǎn)生彈性體的三階面外彎曲模態(tài)和一階面內(nèi)縱向振動(dòng)模態(tài)，兩相振動(dòng)模態(tài)為相鄰振動(dòng)模態(tài)，且兩相模態(tài)相互耦合可使彈性體兩端實(shí)現(xiàn)左右方向上的橢圓運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓電機(jī)器人的直線運(yùn)動(dòng)；調(diào)節(jié)激勵(lì)信號(hào)，當(dāng)振動(dòng)頻率達(dá)到另外一個(gè)振動(dòng)頻率時(shí)候，產(chǎn)生二階面外反對(duì)稱模態(tài)與二階面內(nèi)彎曲振動(dòng)模態(tài)，兩相振動(dòng)模態(tài)為相鄰模態(tài)，兩相振動(dòng)模態(tài)相互耦合可實(shí)現(xiàn)彈性體前后方向的橢圓運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓電機(jī)器人運(yùn)動(dòng)角度的調(diào)整。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：