【技术实现步骤摘要】
一种压电驱动的多自由度空间机械关节及其工作方法
本专利技术涉及压电作动和机器人领域，尤其涉及一种压电驱动的多自由度空间机械关节及其工作方法。
技术介绍
2003年，神舟五号宇航员杨利伟，成功围绕地球十四圈，使中国成为继美国、俄罗斯第三个成功进行载人航天的国家，拉开了我国开展载人航天工程的序幕。太空环境具有强辐射、高真空、大温差、微重力等特点，对宇航员执行空间舱舱外任务提出了严峻挑战，开发代替宇航员开展太空活动的空间机器人迫在眉睫。机械关节是空间机械人实现快速响应、灵活运动、精确定位的直接执行部件，是决定空间机器人运动学、动力学特性的关键单元。因此，研究空间机械关节成为研究空间机器人的重要基础环节。现有的空间机械关节几乎都采用电磁电机和齿轮减速器配合的驱动方案。电磁电机内布置大量的绝缘塑料，大温差会加速塑料的老化和缩短电磁电机的使用寿命；润滑油在高真空、微重力环境下挥发率增高，产生润滑不良、污染等问题；真空环境中不存在对流的散热形式。当齿轮长时间工作，啮合接触区的热量因散热缓慢而持续聚集。过高的温升会降低油膜粘...
【技术保护点】
1.一种压电驱动的多自由度空间机械关节，其特征在于，包括M个转动单元和M-1个连接单元；/n所述转动单元包括环形基体、第一至第二转轴、第一至第二作动头、两个矩形压电陶瓷片、2i个弧形压电陶瓷片、第一至第二轴承、第一至第二连接架、第一至第二弧形梁、以及第一至第二预紧组件，i为大于等于1的自然数；/n所述第一转轴、第二转轴、第一作动头、第二作动头均设置在环形基体的外壁上，其中，第一转轴、第二转轴对称设置在环形基体的两侧，且第一转轴、第二转轴所在直线经过环形基体的圆心；第一作动头、第二作动头对称设置在环形基体的两侧，第一作动头、第二作动头中心的连线经过环形基体的圆心且垂直于第一转...
【技术特征摘要】
1.一种压电驱动的多自由度空间机械关节，其特征在于，包括M个转动单元和M-1个连接单元；
所述转动单元包括环形基体、第一至第二转轴、第一至第二作动头、两个矩形压电陶瓷片、2i个弧形压电陶瓷片、第一至第二轴承、第一至第二连接架、第一至第二弧形梁、以及第一至第二预紧组件，i为大于等于1的自然数；
所述第一转轴、第二转轴、第一作动头、第二作动头均设置在环形基体的外壁上，其中，第一转轴、第二转轴对称设置在环形基体的两侧，且第一转轴、第二转轴所在直线经过环形基体的圆心；第一作动头、第二作动头对称设置在环形基体的两侧，第一作动头、第二作动头中心的连线经过环形基体的圆心且垂直于第一转轴、第二转轴所在的直线；
所述环形基体的内壁上还设有对称的第一矩形槽、第二矩形槽，且第一矩形槽的中心、第二矩形槽的中心、第一作动头的中心、第二作动头的中心在同一直线上；
所述两个矩形压电陶瓷片分别对应设置在第一矩形槽、第二矩形槽中，均沿厚度方向极化且极化方向相反；
所述2i个弧形压电陶瓷片均呈弧形，周向均匀的设置在环形基体的上端面或下端面上，且2i个弧形压电陶瓷片关于第一作动头中心、第二作动头中心所在的直线对称；
所述2i个弧形压电陶瓷片均沿厚度方向极化且相邻基体压电陶瓷片的极化方向相反；
所述第一轴承设置在第一转轴上、内圈和第一转轴固连且和第一转轴同轴，所述第二轴承设置在第二转轴上、内圈和第二转轴固连且和第二转轴同轴；
所述第一弧形梁、第二弧形梁结构相同，均呈圆弧状，开口相向设置，均包含内壁、外壁、第一侧壁、第二侧壁、第一端壁和第二端壁；内壁中心沿长度方向设有贯穿至外壁的弧形通槽；第一侧壁、第二侧壁的中心沿内壁法线方向均设有滑槽，且滑槽内均设有能够自由滑动的滑块；
所述第一连接架、第二连接架结构相同，均呈圆弧状，在中心处均设有贯穿其内壁和外壁的安装孔；第一连接架一端和第一弧形梁第一侧壁上的滑块固连、另一端和第二弧形梁第一侧壁上的滑块固连；第二连接架一端和第一弧形梁第二侧壁上的滑块固连、另一端和第二弧形梁第二侧壁上的滑块固连；
所述第一轴承的外圈固定在第一连接架中心的安装孔内，第一转轴远离环形基体的一端穿过第一连接架中心的安装孔；第二轴承的外圈固定在第二连接架中心的安装孔内，第二转轴远离环形基体的一端穿过第二连接架中心的安装孔；
所述环形基体、第一弧形梁、第二弧形梁、第一连接架、第二连接架的圆心重合；
所述第一预紧组件、第二预紧组件结构相同，均包含预紧螺栓、压簧、滚子轴、以及第一至第二滚子，其中，所述滚子轴中心开有通孔；所述第一滚子、第二滚子的转轴分别和滚子轴的两端同轴...
【专利技术属性】
技术研发人员：于鹏鹏，金家楣，王亮，吴大伟，
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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