[发明专利]一种串联式双足对称压电粘滑驱动器

说明书

本发明涉及压电粘滑驱动器技术领域，尤其是涉及一种串联式双足对称压电粘滑驱动器。串联式双足对称压电粘滑驱动器包括定子机构，所述定子机构包括柔性铰链机构和压电叠堆；所述柔性铰链机构内设置有压电叠堆，柔性铰链机构和压电叠堆构成柔性铰链机构组；所述定子机构包括两个对称设置的柔性铰链机构组，且两压电叠堆相向倾斜设置。采用压电叠堆作为驱动元件，并且在定子机构中合理地放置压电叠堆的位置，通过柔性铰链机构将压电叠堆的位移输出进行放大。两组电压U_A和U_B分别施加到驱动机构的两个压电叠堆，叠堆在驱动信号作用下开始交替作动，从而使驱动机构的回退运动得到有效的抑制，提高了驱动器的负载能力。

技术领域

本发明涉及压电粘滑驱动器技术领域，尤其是涉及一种串联式双足对称压电粘滑驱动器。

背景技术

随着科学技术的不断进步和精密制造加工技术的快速发展，微纳米级别的高精度驱动的要求越来越高，导致了微纳精密驱动器的需求不断增加。相对于传统的电磁式驱动器、液压和气压驱动器，采用压电技术的新型驱动装置更加符合当下精密制造技术的技术需求。压电驱动器具有结构简单、精度高、能耗低、体积小、不受电磁干扰等优点，在生物医学、光学精密工程、生物医疗、仿生机器人等精密制造加工领域发挥着极其重要的作用。压电驱动器主要以压电材料为驱动元件，通过压电材料的逆压电效应，使压电材料产生一定的变形输出，其变形输出的大小可在一定范围内通过调节电压量的大小来控制。压电叠层陶瓷俗称为压电叠堆，相较于压电陶瓷片可获得更大的变形输出和大推力，采用压电叠堆为驱动元件的压电驱动器可以满足精密驱动、微定位等技术要求。根据工作原理，压电驱动器可分为直动式驱动器、尺蠖驱动器、超声驱动器、粘滑式驱动器等。相较于其他类型压电驱动器的磨损和发热、信号控制系统复杂等缺点，粘滑式驱动器因具有结构简单、控制简单、精度高的综合性能，在大行程定位领域中得到了广泛的应用。

然而，以往所设计的粘滑式驱动器普遍存在回退现象。粘滑式驱动器在一个运动周期中包含了“粘”和“滑”两个过程。包括在“粘”的过程中，压电叠堆缓慢伸长，驱动器在静摩擦力的作用下向前运动。在“滑”的过程中，压电叠堆快速收缩恢复原长度，驱动器在动摩擦力的作用下会后退运动一小段位移。回退运动导致了压电粘滑式直线驱动器行程较小，负载能力不足等问题。为了抑制回退运动，一些粘滑式驱动器采用信号控制的方法，通过信号调制来避免因压电叠堆迟滞效应而产生的位移输出误差，但是闭环控制会带来复杂的信号编程及控制问题。综上所述，回退运动会对压电粘滑式驱动器的性能造成一定程度的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串联式双足对称压电粘滑驱动器，该串联式双足对称压电粘滑驱动器能够解决现有技术中存在的回退运动会对压电粘滑式驱动器的性能造成一定程度的影响的问题。

本发明提供一种串联式双足对称压电粘滑驱动器，其包括定子机构，所述定子机构包括柔性铰链机构和压电叠堆；

所述柔性铰链机构内设置有压电叠堆，柔性铰链机构和压电叠堆构成柔性铰链机构组；

所述定子机构包括两个对称设置的柔性铰链机构组，且两压电叠堆相向倾斜设置。

优选的，所述压电叠堆的中心线与两柔性铰链机构组的对称线之间的夹角为20°。

优选的，所述柔性铰链机构包括上横梁、下横梁、左纵梁和右纵梁；

所述上横梁、下横梁相对设置，左纵梁和右纵梁相对设置；

所述上横梁、右纵梁、下横梁和左纵梁依次连接构成矩形结构；

所述压电叠堆的两端分别与上横梁和下横梁的内侧抵接；

所述左纵梁和右纵梁上设置有柔性铰链；

上横梁的外侧设置有驱动足。

优选的，所述柔性铰链为弧形铰链或者Z型铰链。