[发明专利]基于压电驱动的无侧翻失效作动器装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于压电驱动的无侧翻失效作动器装置，其特征在于：包括具有空间四足结构的金属基体，和粘贴于所述基体中央平台位置处的至少一对压电陶瓷片。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电驱动的无侧翻失效作动器装置，其特征在于：所述基体中央平台处的压电陶瓷片包括第一压电陶瓷片（1）和第二压电陶瓷片（2），所述第一压电陶瓷片（1）和第二压电陶瓷片（2）分别设置于所述中心平台的两面相对位置上。

3.根据权利要求1所述的一种基于压电驱动的无侧翻失效作动器装置，其特征在于：所述基体（3）由一块厚度为a的四角星形薄板折弯其四个尖角制成，相对的两个尖角同向折弯，其中一对尖角弯折的角度为θ，另一对尖角反向折弯，角度为-θ，形成了所述基体（3）上的第一尖足（4）、第二尖足（5）、第三尖足（6）和第四尖足（7），将四个尖足末端两两连线，即可构成一个正四面体形状；因此，当所述的磷青铜基体放置于平面上时，将始终处于三个尖足着地、一个尖足悬空的情况；将正面着地的尖足视为前足（8），将斜侧面着地的两个尖足分别视为左侧足（9）和右侧足（10），将悬空的尖足视为悬空足（11）。

4.一种如权利要求1所述的基于压电驱动的无侧翻失效作动器装置的控制方法，其特征在于：首先，对所述第一压电陶瓷片（1）和第二压电陶瓷片（2）施加相同的正弦电信号，利用压电陶瓷片的逆压电效应控制压电陶瓷片的形变，通过压电陶瓷片的形变激励整个磷青铜基体（3）产生形变，由于结构的关系，基体上的四个尖足末端形变产生的位移最大；其次，通过调节所施加电信号的频率，可以改变压电陶瓷的振动模态，从而改变基体的振动模态，使得四个足尖产生不完全相同的高频微幅振动，形成多种组合；在各个组合的振动模态的控制频率段附近调整所施加电信号的频率，可以改变四个尖足之间的振动幅度差异；最后，再利用着地的前足（8）、左侧足（9）和右侧足（10）着地角度的不同，使得着地的三个尖足与接触面作用所产生的摩擦力的大小或方向不同，从而最终产生驱使作动器产生直线运动所需的合力和产生转弯运动所需的合力矩。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：通过改变施加在所述第一压电陶瓷片（1）和第二压电陶瓷片（2）上的电信号的频率，在多个频率段内令所述第一尖足（4）和第二尖足（5）、第三尖足（6）和第四尖足（7）同时产生相对方向上的振动，称为面外振动模态；

在所述面外振动模态下，所述前足（8）对地面产生了竖直向下的作用力、左侧足（9）对地面产生斜向右后方的作用力F₉、右侧足（10）对地面产生斜向左后方的作用力F₁₀，通过在相应频率段内调节所施加电信号的频率值大小，可以改变力F₉和力F₁₀的相对大小，根据力的合成效应，当F₉=F₁₀时，将驱使作动器产生向前的直线运动，当F₉>F₁₀时作动器右转弯运动，当F₉<F₁₀时作动器左转运动。