【技术实现步骤摘要】
一种压电驱动二自由度深海机械臂及其驱动方法
本专利技术涉及压电驱动及机器人领域，尤其涉及一种压电驱动二自由度深海机械臂及其驱动方法。
技术介绍
深海机械手是深海作业技术的重要装备，轻量化、精密化、智能化是其未来的发展趋势。现有深海机械手驱动多以采用液压杠杆结构，以内部液压平衡海水压力，结构庞大且伴有油液泄漏、海水入侵带来的海洋污染和装置失效的风险。利用无刷电机和充油补偿海水压力的驱动方式，可大幅减小结构尺寸和重量、提高灵活性，但要彻底消除油液泄漏、海水入侵导致电机失效风险还有很多工作要做。如何缓解、摆脱深海高水压的限制，构建一种能适应深海水压、功率密度大、结构简单的机械手驱动器，是深海机械手轻量化、精密化、智能化设计的基础工作。压电作动器是一种利用压电智能材料和摩擦驱动原理的新型驱动器，以其高精度、质量轻、功率密度大、低速直驱等优势，成为高端装备在轻量化、智能化提升和换代的首选作动器，具有广阔的应用和发展前景。例如，嫦娥三号使用的TRUM-30A型压电作动器，仅为其它备选驱动电机重量的十分之一。对于深海探测领域，压电...
【技术保护点】
1.一种压电驱动二自由度深海机械臂，其特征在于，包含若干相连的单元臂节；/n所述单元臂节包含一个压电振子、一套关节组件和一套定位组件；/n所述压电振子包含一个金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片；/n所述金属基体包含第一梯形梁、第二梯形梁和连接梁；/n所述第一梯形梁、第二梯形梁均为直角梯形梁，包含上端面、下端面、斜面、以及依次垂直固连的第一至第四侧面，其中，上端面、下端面相互平行且上端面面积大于下端面；第一侧面的上端和所述上端面垂直固连、下端和通过所述斜面和所述下端面相连；第二至第三侧面的上端均所述上端面垂直固连、下端均和所下端面垂直固连；/n所述第一梯形梁、第二梯形梁...
【技术特征摘要】
1.一种压电驱动二自由度深海机械臂，其特征在于，包含若干相连的单元臂节；
所述单元臂节包含一个压电振子、一套关节组件和一套定位组件；
所述压电振子包含一个金属基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片；
所述金属基体包含第一梯形梁、第二梯形梁和连接梁；
所述第一梯形梁、第二梯形梁均为直角梯形梁，包含上端面、下端面、斜面、以及依次垂直固连的第一至第四侧面，其中，上端面、下端面相互平行且上端面面积大于下端面；第一侧面的上端和所述上端面垂直固连、下端和通过所述斜面和所述下端面相连；第二至第三侧面的上端均所述上端面垂直固连、下端均和所下端面垂直固连；
所述第一梯形梁、第二梯形梁对称设置，第一梯形梁、第二梯形梁的第一侧面位于内侧且相互平行；
所述连接梁呈圆弧状，两端和所述第一梯形梁、第二梯形梁的下端面固连，开口朝上，且连接梁内侧的中点处设有凸起的驱动足；
所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片均沿厚度方向极化，对称设置在所述第一梯形梁、第二梯形梁第三侧面上，极化方向由外向内；
所述关节组件包含转动关节、关节夹具和固定轴；
所述转动关节包含外轮、内轮和若干轮辐，其中，所述外轮为两端开口的空心圆柱体；所述内轮圆柱体、且沿其轴线设有第一方形通孔；所述若干轮辐均匀设置在外轮、内轮之间，均一端和外轮的内壁固连、另一端和内轮的外壁固连；
所述关节夹具呈U形，包含底板、第一关节侧板和第二关节侧板；所述第一关节侧板、第二关节侧板分别和底板的两端固连；所述底板中心设有第二方形通孔；
所述固定轴为和所述第一方形通孔相匹配的、横截面为正方形的柱体，其一端和所述第一关节侧板远离底板的一端固连，另一端穿过所述内轮中心的第一方形通孔后和所述第二关节侧板远离底板的一端固连，将所述转动关节固定在第一关节侧板、第二关节侧板之间；
所述连接梁设置在外轮、底板、第一关节侧板、第二关节侧板之间，其上驱动足和所述外轮的外壁相抵；
所述定位组件包括腿式夹具、轴承组件和预紧力组件；
所述腿式夹具包含固定板和第一至第四连接腿；所述固定板呈矩形；所述第一至第四连接腿的一端分别和所述固定板的四角对应固连，另一端分别和所述第一梯形梁的第二侧面、第一梯形梁的第四侧面、第二梯形梁的第二侧面、第二梯...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈迪，金家楣，张安悌，刘睿，于鹏鹏，
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
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