采用压电超声振子驱动的单自由度旋转机械臂

摘要

采用压电超声振子驱动的单自由度旋转机械臂，涉及机器人技术领域。它为了解决现有电磁电机驱动型机械臂结构复杂和受电磁干扰影响的问题。采用压电超声振子驱动的单自由度旋转机械臂，前端盖为截面逐渐变细的块体，前端盖的底面与后端盖的一面固定连接，后端盖的四个侧面分别固定一个压电陶瓷，通过给压电陶瓷施加交流电压，使得振子产生谐振，进而在驱动足处形成椭圆轨迹振动，进一步通过驱动足和转子之间的摩擦耦合实现转子的旋转运动输出，转子带动转动臂实现机械臂的转动；当给压电振子施加的电压信号断开时，由于驱动足和转子之间的静摩擦力可以实现机械臂的自锁，用于实现机械臂的直接驱动。

主权项

采用压电超声振子驱动的单自由度旋转机械臂，其特征在于，它包括压电超声振子(1)、转子(2)、中心轴(3)、转动臂(4)、固定臂(5)、蝶形弹簧(7)、推力轴承(8)和预紧螺母(9)，所述压电超声振子(1)包括n个后端盖(1‑1)、n个前端盖(1‑3)、n个驱动足(1‑4)、n个安装座(1‑5)和4n个压电陶瓷(1‑2)，n为大于或等于3的正整数，所述后端盖(1‑1)为正方体结构，且沿圆周方向均匀分布，前端盖(1‑3)为截面逐渐变细的块体，前端盖(1‑3)的底面与后端盖(1‑1)的一面固定连接，后端盖(1‑1)的四个侧面分别固定一个压电陶瓷(1‑2)，前端盖(1‑3)的顶面与驱动足(1‑4)固定连接，每两个相邻的后端盖(1‑1)之间均固定有安装座(1‑5)，固定臂(5)上加工有通孔，中心轴(3)穿过所述通孔，并通过轴承(6)与固定臂(5)转动连接，压电超声振子(1)套在中心轴(3)的外侧，并通过安装座(1‑5)固定在固定臂(5)的上表面，转子(2)的中心开有通孔，所述通孔套在中心轴(3)的顶端外侧，转子(2)的下端面与驱动足(1‑4)接触，转动臂(4)固定在转子(2)的上端面，蝶形弹簧(7)套在中心轴(3)的底端外侧，且所述蝶形弹簧(7)的上端面与固定臂(5)的下表面接触，中心轴(3)的底端旋合有预紧螺母(9)，且蝶形弹簧(7)与预紧螺母(9)之间固定有推力轴承(8)；后端盖(1‑1)与驱动电源的公共端连接，后端盖(1‑1)左右两个侧面上固定的压电陶瓷(1‑2)的外表面与一相驱动信号连接，后端盖(1‑1)上下两个侧面上固定的压电陶瓷(1‑2)的外表面与另外一相驱动信号连接，实现机械臂的旋转运动输出；将驱动信号断开，机械臂实现断电自锁；所述每两个相邻的后端盖(1‑1)通过薄壁梁(1‑6)与安装座(1‑5)固定连接；所述n个后端盖(1‑1)、n个前端盖(1‑3)、n个驱动足(1‑4)、n个安装座(1‑5)和n个薄壁梁(1‑6)为一体件。