[实用新型]一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节

说明书

本实用新型公开了一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，包括姿态传感器、定子固定框架、第一定子、第一压电陶瓷片、第二定子、第二压电陶瓷片、球转子、第三定子和第三压电陶瓷片；所述姿态传感器固定在定子固定框架上，所述第一定子、第二定子和第三定子分别固定在钉子固定框架上；所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片和第三压电陶瓷片分别通过环氧胶粘接在第一定子、第二定子和第三定子的基板背面。当不同的定子组合通电时亦可以实现球转子的定轴自转，上下摆动和左右摆动。这种紧凑的并联结构形式可以直接替换掉目前常见的云台类的稳定平台。

技术领域

本实用新型属于机械技术领域，涉及一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节。

背景技术

多自由度的手腕，关节等机电一体化结构系统通常都是使用多个电机串联，不同的电机负责不同自由度的转动。这种串联形式的关节会导致结构臃肿，体积庞大，同时结构灵敏度降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节。该产品采用超声电机结构简单，反应灵敏，便于二次开发。以其为基础搭建的并联式的多自由度手腕关节将彻底克服串联结构存在的诸多问题，实现结构紧凑、体积小、重量轻、灵敏度高的特点。

其具体技术方案为：

一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，包括姿态传感器1、定子固定框架2、第一定子3、第一压电陶瓷片4、第二定子5、第二压电陶瓷片6、球转子7、第三定子8和第三压电陶瓷片9；所述姿态传感器1固定在定子固定框架2上，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8分别固定在钉子固定框架2上，三者轴线在同一水平面上，相互夹 角为120°，交于一点；所述第一压电陶瓷片4、第二压电陶瓷片6和第三压电陶瓷片9分别通过环氧胶粘接在第一定子3、第二定子5和第三定子8的基板背面。

进一步，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8内部表面设有圆弧型凹面，相互的空间位置正好将球转子7嵌在中间。

进一步，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8均包括齿17和基板16，所述齿17中间设有圆形凹面18。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节在具体应用过程中，当不同的定子组合通电时亦可以实现球转子的定轴自转，上下摆动和左右摆动。这种紧凑的并联结构形式可以直接替换掉目前常见的云台类的稳定平台。

附图说明

图1为本实用新型基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节的结构示意图；

图2为定子通电时球副转动方向示意图；

图3为不同的定子组合通电时机构实现的转动形式示意图；

图4为定子的基本结构示意图；

图5为定子振动时的模态。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。

参照图1，一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，包括姿态传感器1、定子固定框架2、第一定子3、第一压电陶瓷片4、第二定子5、第二压电陶瓷片6、球转子 7、第三定子8和第三压电陶瓷片9；所述姿态传感器1固定在定子固定框架2上，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8分别固定在钉子固定框架2上，三者轴线在同一水平面上，相互夹角为120°，交于一点；所述第一压电陶瓷片4、第二压电陶瓷片6和第三压电陶瓷片9分别通过环氧胶粘接在第一定子3、第二定子5和第三定子8的基板背面。

所述第一定子3，第二定子5和第三定子8内部表面设有圆弧型凹面，相互的空间位置正好将球转子7嵌在中间。