一种夹心式压电驱动四轮行星探测机器人及其工作方法技术

本发明专利技术公开一种夹心式压电驱动四轮行星探测机器人及其工作方法，由矩形框架结构、驱动螺栓和车轮组件组成；矩形框架结构由两根纵振梁、两根弯振梁、两根连接梁以及4个安装螺栓组成；两根纵振梁与两根弯振梁正交连接并通过4个安装螺栓固定；2根连接梁正交安装在两根纵振梁的振动节点位置。驱动螺栓安装在弯振梁端部。车轮组件通过调节螺栓和弹簧安装在驱动螺栓上。激励出纵振梁的二阶纵向振动模态，弯振梁上的驱动螺栓将同时向前或向后刚性平移；激励出弯振梁的一阶弯振模态，驱动螺栓将同时向上或向下运动；只要两相激励信号在时间上具有π/2的相位差，驱动螺栓上的质点将做椭圆运动，经摩擦驱动车轮旋转，实现机器人向前或向后运动以及转向。

Sandwich type piezoelectric driving four wheel planetary detecting robot and working method thereof

The invention discloses a sandwich type piezoelectric drive four wheel planetary exploration robot and its working method, consists of a rectangular frame structure, drive bolt and wheel assembly; the rectangular frame is composed of two longitudinal beams and two bending vibration beam, two connecting beams and 4 mounting bolts; two longitudinal beams and two bending vibration beam through the orthogonal connection and 4 mounting bolts; 2 connecting beams arranged on the two longitudinal orthogonal beam vibration node position. The driving bolt is installed at the end of the bent beam. The wheel assembly is mounted on the drive bolt by adjusting bolts and springs. Inspire the two order longitudinal vibration mode of longitudinal vibration of beam bending vibration beam, driving bolts will also forward or backward rigid translation; excite the first-order bending vibration modes of bending vibration beam, bolt will also drive upward or downward movement; as long as the phase difference of two-phase excitation signal has a PI of /2 in time, drive the particle bolt will be elliptical motion, the friction drive wheel rotation, the robot move forward or backward and steering.

【技术实现步骤摘要】
一种夹心式压电驱动四轮行星探测机器人及其工作方法
：本专利技术提出了一种夹心式压电驱动四轮行星探测机器人及其工作方法，属于压电驱动技术和行星探测机器人

技术介绍
：轮式结构的移动系统作为目前行星探测机器人最青睐的系统，一直在结构设计和驱动方式上进行各种新的尝试。镂空拓扑结构的车轮设计、高性能的电磁电机的研究等不断使得轮式行星探测机器人朝着智能化、微型化方向发展。但是，采用电磁电机来驱动车轮始终需要借助减速机构来实现运动控制，因此无法完全消除冗余机构实现轻巧化。中国的玉兔月球车采用六轮的移动系统方案，虽然已成功登月并在月球表面留下了足迹，但在第二次月夜休眠之前出现了机构控制异常，整个月球车都无法实现移动，经过地面科研人员的抢修被唤醒，但是仍然无法移动，截止目前为止，玉兔号月球车的移动系统仍处于瘫痪状态。虽然六轮结构的移动系统有着机动性能优异以及越障性能好的特性，但是复杂的驱动机构仍然是其应用的壁垒。若能采用单一的驱动源实现多轮协同驱动，并且避免使用减速机构等装置，不仅大大减小了整个机器人系统的结构复杂程度，同时也降低了控制系统的复杂程度。夹心式压电换能器作为一种电能转换至机械本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种夹心式压电驱动四轮行星探测机器人，其特征在于：包括矩形框架结构、驱动螺栓(5)和车轮组件；所述矩形框架结构包括第一纵振梁(1)、第二纵振梁(2)、第一弯振梁(3)、第二弯振梁(4)、连接梁(7)以及安装螺栓(14)，所述第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)平行设置，并且两端与第一弯振梁(3)、第二弯振梁(4)通过安装螺栓(14)正交固定，所述第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)安装在第一弯振梁(3)和第二弯振梁(4)的振动节点位置，连接梁(7)安装在第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)对应的振动节点位置，并且与第一弯振梁(3)和第二弯振梁(4)平行；所述驱动螺栓(5)通过螺纹连接设置在第一弯振梁...

【技术特征摘要】
1.一种夹心式压电驱动四轮行星探测机器人，其特征在于：包括矩形框架结构、驱动螺栓(5)和车轮组件；所述矩形框架结构包括第一纵振梁(1)、第二纵振梁(2)、第一弯振梁(3)、第二弯振梁(4)、连接梁(7)以及安装螺栓(14)，所述第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)平行设置，并且两端与第一弯振梁(3)、第二弯振梁(4)通过安装螺栓(14)正交固定，所述第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)安装在第一弯振梁(3)和第二弯振梁(4)的振动节点位置，连接梁(7)安装在第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)对应的振动节点位置，并且与第一弯振梁(3)和第二弯振梁(4)平行；所述驱动螺栓(5)通过螺纹连接设置在第一弯振梁(3)和第二弯振梁(4)的两端，所述驱动螺栓(5)设置有两个用于安装与驱动车轮组件的驱动斜面；所述车轮组件包括两片车轮(17)、若干个调节螺栓(18)和若干根弹簧(16)，所述调节螺栓(18)和弹簧(16)将两片车轮(17)固定在驱动螺栓的两个驱动斜面，调节弹簧(16)的伸长长度以调节两片车轮(17)与驱动螺栓(5)的驱动斜面之间的预压力。2.如权利要求1所述的夹心式压电驱动四轮行星探测机器人，其特征在于：所述连接梁(7)包括有两根，所述第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)均由两根一端设置有连续变截面、另一端设置有凸出螺栓的端部圆柱(6)、两端设有螺纹孔的中间圆柱(9)和若干设有中心孔的圆形纵振压电陶瓷片(8)组成，其中一个端部圆柱(6)的连续变截面端与第一弯振梁(3)或第二弯振梁(4)连接，凸出螺栓端分别依次通过连接梁(7)和一组纵振压电陶瓷片(8)的中心孔固定在中间圆柱(9)的一端螺纹孔内，另一根端部圆柱(6)的凸出螺栓端沿着相反的方向依次通过另外一根连接梁(7)和另一组纵振压电陶瓷片(8)的中心孔固定在中间圆柱(9)的另一端螺纹孔内。3.如权利要求2所述的夹心式压电驱动四轮行星探测机器人，其特征在于：一组纵振压电陶瓷片(8)由两片沿厚度方向极化且极化方向相反的圆形带孔压电陶瓷片组成，所述第一纵振梁(1)上的两组纵振压电陶瓷片的极化方向相反，所述第二纵振梁(2)上的两组纵振压电陶瓷片的极化方向相反，所述第一纵振梁(1)和第二纵振梁(2)对应位置设置的纵振压电陶瓷片的极化方向相同。4.如权利要求3所述的夹心式压电驱动四轮行星探测机器人，其特征在于：所述第一弯振梁(3)或者第二弯振梁(4)由端部设置有连续变截面和螺纹孔、中间部分上下表面均设置有矩形凹槽的矩形梁(10)、四组弯振压电陶瓷片(11)和预紧装置组成，四组弯振压电陶瓷片(11)通过预紧装置固定在矩形凹槽内，并且位于矩形凹槽的两端。5.如权利要求4所述的夹心式压电驱动四轮行星探测机器人，其特征在于：一组弯振压电陶瓷片(11)由两片沿着厚度方向极化且极化方向相反的矩形压电陶瓷片组成。6.如权利要求5所述的夹心式压电驱动四轮行星探测机器人，其特征在于：所述预紧装置包括两块沿厚度方向设置有螺纹孔的梯形锲形块(12)、四块辅助锲形块(13)和一个预紧螺栓(15)组成，其中一块梯形锲形块(12)与两块辅助锲形块(13)配合构成一个矩形块；所述矩形块与设置在其两端的两组弯振压电陶瓷片(11)填满矩形梁(10)的矩形凹槽，位于矩形梁上表面的矩形凹槽与位于下表面的矩形凹槽对应位置设置的弯振压电陶瓷片(11)的极化方向相反。7.一种夹心式压电驱动四轮行星探测机器人的工作方法，其特征在于：包括如...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，陈迪，金家楣，季瑞南，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32