The utility model discloses a two-degree-of-freedom piezoelectric driving manipulator, which comprises a number of successively connected unit arm segments; the unit arm segment comprises a piezoelectric oscillator, two rotating discs and elastic bands; the piezoelectric oscillator comprises a metal matrix and two piezoelectric ceramic sheets; the elastic bands are fixed through pins of the metal matrix, two ends and two rotating discs respectively; and the two rotating discs are elastically changed through elastic bands. The shape is pre-tightened and fixed on the outer side of the two ends of the metal matrix. The unit arm and the adjacent unit arm are occluded by a rectangular groove to form interference fit and orthogonal connection. When working, a driving signal with a phase difference of pi/2 can be applied to the unit arm segment; because the unit arm segment and its adjacent unit arm segments are orthogonal in space, the two-degree-of-freedom rotation in the orthogonal plane can be realized. The utility model has the advantages of simple and compact structure, easy to realize miniaturization design, and has important application prospects in areas such as deep space exploration robots, which have strict limits on volume and quality.
【技术实现步骤摘要】
一种二自由度压电驱动机械臂
本技术涉及压电驱动及机械人领域,尤其涉及一种二自由度压电驱动机械臂。
技术介绍
现有的机械臂将利用传统驱动技术的电磁电机等驱动器置于臂节内,利用运动传输元件如齿轮、带轮等将驱动器的运动传输至驱动关节。由于传统的驱动技术难以提供结构简单紧凑、功率密度高的驱动器,因此必须在臂节内部设置较大的空间用以安装驱动器,难以实现整体的小型化设计,制约了其在深空探测等对质量、体积等有严格要求等领域的进一步应用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对现有机械臂难以实现小型化设计的问题,提出了一种二自由度压电驱动机械臂及其关节驱动方法。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案:一种二自由度压电驱动机械臂,包含若干依次相连的单元臂节;所述单元臂节包含压电振子、第一转动盘、第二转动盘和弹性带;所述压电振子包含金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片;所述金属基体为空心长方体,包含两个端面以及第一至第四侧面;所述两个端面上均设有供所述弹性带穿过的通孔;第一侧面和第三侧面平行,第二侧面和第四侧面平行;所述第一侧面、第三侧面的两端均朝外延伸设有驱动足;所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别对应设置在所述第一侧面、第三侧面的外壁上,均沿厚度方向极化,方向指向金属基体内,用于接外部激励信号以激励出压电振子的一阶纵振和一阶弯振模态;所述第一转动盘、第二转动盘均包含两个圆盘和销钉,所述两个圆盘相互平行、同轴设置;所述销钉的两端分别和两个圆盘的圆心固连;两个圆盘上设有相互平行指向圆心的矩形槽,且两个圆盘内侧的圆周边缘均设有倒角;所述弹性带设置在金属基体内,其两端从金属 ...
【技术保护点】
1.一种二自由度压电驱动机械臂,其特征在于,包含若干依次相连的单元臂节;所述单元臂节包含压电振子、第一转动盘、第二转动盘和弹性带;所述压电振子包含金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片;所述金属基体为空心长方体,包含两个端面以及第一至第四侧面;所述两个端面上均设有供所述弹性带穿过的通孔;第一侧面和第三侧面平行,第二侧面和第四侧面平行;所述第一侧面、第三侧面的两端均朝外延伸设有驱动足;所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别对应设置在所述第一侧面、第三侧面的外壁上,均沿厚度方向极化,方向指向金属基体内,用于接外部激励信号以激励出压电振子的一阶纵振和一阶弯振模态;所述第一转动盘、第二转动盘均包含两个圆盘和销钉,所述两个圆盘相互平行、同轴设置;所述销钉的两端分别和两个圆盘的圆心固连;两个圆盘上设有相互平行指向圆心的矩形槽,且两个圆盘内侧的圆周边缘均设有倒角;所述弹性带设置在金属基体内,其两端从金属基体两个侧面的通孔穿出后分别和第一转动盘的销钉、第二转动盘的销钉固连;所述第一转动盘、第二转动盘通过所述弹性带弹性变形预紧固定在金属基体两个端面的外侧,第一转动盘、第二转动盘中两个圆盘上的倒角分别和 ...
【技术特征摘要】
1.一种二自由度压电驱动机械臂,其特征在于,包含若干依次相连的单元臂节;所述单元臂节包含压电振子、第一转动盘、第二转动盘和弹性带;所述压电振子包含金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片;所述金属基体为空心长方体,包含两个端面以及第一至第四侧面;所述两个端面上均设有供所述弹性带穿过的通孔;第一侧面和第三侧面平行,第二侧面和第四侧面平行;所述第一侧面、第三侧面的两端均朝外延伸设有驱动足;所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片分别对应设置在所述第一侧面、第三侧面的外壁上,均沿厚度方向极化,方向指向金属基体内,用于接外部激励信号以激励出压电振子的一阶纵振和一阶弯振模态;所述第一转动盘、第二转动盘均包含两个圆盘和销钉,所述两个圆盘相互平行、同轴设置;所述...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈迪,金家楣,李昕键,于鹏鹏,
申请(专利权)人:南京航空航天大学,
类型:新型
国别省市:江苏,32
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