利索能及
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专利号: 2019106145929
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种框架式平面三自由度压电谐振自致动机构的激励方法,其特征在于,它包括由四组结构完全相同的串联式柱状纵振压电换能器以及其共用的连接梁构成的框架式结构自致动机构,所述每组串联式柱状纵振压电换能器均包含的零部件为两个用于固定的螺钉、两个端柱、四组压电陶瓷组件、两个连接梁以及中间梁,其中两个连接梁为相邻两组串联式柱状纵振压电换能器的共用件,所述各串联式柱状纵振压电换能器可拆分为结构完全相同的左侧柱状纵振压电换能器、右侧柱状纵振压电换能器以及分别连接于左、右侧柱状纵振压电换能器之间的上三角梁和下三角梁,下三角梁与工作平面的接触点作为驱动足,四个下三角梁形成四个驱动足,所述各压电陶瓷组件均由两片压电陶瓷片及一片居中放置的电极片组成,所有压电陶瓷片均沿厚度方向极化,每片压电陶瓷片均由压电体和一对电极涂层组成,组成这一对电极涂层的两个涂层分别位于压电体的双侧正方形表面上;

先设定笛卡尔直角坐标系,三轴分别为x、y、z,o为坐标系原点,xoy平面为水平工作面,提供两相具有π/2的相位差的周期性的正弦电压信号,与x轴平行的两组串联式柱状纵振压电换能器选定其中的一组,将以上一相电压信号施加于该组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器和另一组串联式柱状纵振压电换能器的右侧柱状纵振压电换能器所包含的所有压电陶瓷组件上,将另一相电压信号施加于该组串联式柱状纵振压电换能器的右侧柱状纵振压电换能器和另一组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器所包含的所有压电陶瓷组件上,串联式柱状纵振压电换能器的其他金属件接地,由每组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器与右侧柱状纵振压电换能器的激励电压信号的相位差造成左、右侧柱状纵振压电换能器振动时序不同,使每组串联式柱状纵振压电换能器的左、右侧柱状纵振压电换能器之间的三角梁的顶点均产生椭圆形运动轨迹,下三角梁的驱动足与xoy工作面接触摩擦产生沿x轴方向的驱动力,从而推动框架式平面三自由度压电谐振自致动机构沿x轴方向平移运动;

或者与y轴平行的两组串联式柱状纵振压电换能器选定其中的一组,将一相电压信号施加于该组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器和另一组串联式柱状纵振压电换能器的右侧柱状纵振压电换能器所包含的所有压电陶瓷组件上,将另一相电压信号施加于该组串联式柱状纵振压电换能器的右侧柱状纵振压电换能器和另一组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器所包含的所有压电陶瓷组件上,串联式柱状纵振压电换能器的其他金属件接地,由每组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器与右侧柱状纵振压电换能器的激励电压信号的相位差造成左、右侧柱状纵振压电换能器振动时序不同,使每组串联式柱状纵振压电换能器的左、右侧柱状纵振压电换能器之间的三角梁的顶点均产生椭圆形运动轨迹,下三角梁的驱动足与xoy工作面接触摩擦产生沿y轴方向的驱动力,从而推动框架式平面三自由度压电谐振自致动机构沿y轴方向平移运动;

或者,将一相电压信号施加于四组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器所包含的所有压电陶瓷组件上,将另一相电压信号施加于四组串联式柱状纵振压电换能器的右侧柱状纵振压电换能器所包含的所有压电陶瓷组件上,串联式柱状纵振压电换能器的其他金属件接地,由每组串联式柱状纵振压电换能器的左侧柱状纵振压电换能器与右侧柱状纵振压电换能器的激励电压信号的相位差造成左、右侧柱状纵振压电换能器振动时序不同,使每组串联式柱状纵振压电换能器的左、右侧柱状纵振压电换能器之间的三角梁的顶点均产生椭圆形运动轨迹,下三角梁的驱动足与xoy工作面接触摩擦产生的驱动力形成合力矩,从而推动框架式平面三自由度压电谐振自致动机构绕z轴旋转运动,通过调节电压信号的幅值可以改变柱状纵振压电换能器的振动幅值进而改变自致动机构驱动力或驱动合力矩的大小及平移运动速度或旋转运动速度,通过对调两相电压信号所连接的压电陶瓷组件可以改变自致动机构驱动力的平移运动方向或旋转运动方向,通过上述方法,实现框架式平面三自由度压电谐振自致动机构的三自由度运动。