[发明专利]基于十字梁双稳态装置的角度可调节压电舵机及控制方法

摘要

基于十字梁双稳态装置的角度可调节压电舵机及控制方法，该舵机包括底座，角度调节机构，十字梁双稳态装置以及与十字梁双稳态装置相连接的舵片；角度调节机构包括弹性元件、调节螺钉以及楔面相互接触的滑动楔块和固定楔块；十字梁双稳态装置通过固定块安装于底座上方，主要包括十字连接的水平梁和纵梁，十字梁双稳态装置因受角度调节机构的预压力而产生双稳态，双稳态间的转换可由压电堆的通断电进行控制，舵片随运动的水平梁可实现姿态调整；本发明在高频驱动条件下，能够快速响应并双向驱动舵片，具有变形稳定，大行程，低能耗，响应迅速，动作准确可靠和抗干扰能力强的优势；能够断电后位置保持并实现双向大角度控制。

主权项

1.一种基于十字梁双稳态装置的角度可调节压电舵机，其特征在于：该舵机包括底座(1)、角度调节机构(5)、十字梁双稳态装置(6)以及与十字梁双稳态装置(6)相连接的舵片(12)；角度调节机构(5)包括弹性元件(2)、调节螺钉(3)以及楔面相互接触的滑动楔块(4‑1)和固定楔块(4‑2)，其中弹性元件(2)通过前端凹槽与底座(1)固接，弹性元件(2)前后两端内壁分别与滑动楔块(4‑1)和固定于底座(1)上的固定楔块(4‑2)垂直面紧密接触，调节螺钉(3)穿过滑动楔块(4‑1)并通过螺纹连接于底座(1)；十字梁双稳态装置(6)纵向两端分别通过第一固定块(7‑1)和第二固定块(7‑2)安装于底座上方，其中第一固定块(7‑1)纵向过盈内嵌于弹性元件(2)后端凹槽，第二固定块(7‑2)固定于底座上方；十字梁双稳态装置(6)主要由十字连接的纵梁(8)和水平梁(9)组成，纵梁(8)由第一柔性梁(8‑1)、第二柔性梁(8‑2)、第一刚性梁(8‑3)以及第三柔性梁(8‑4)依次构成，水平梁(9)位于第一柔性梁(8‑1)和第二柔性梁(8‑2)之间，由结构和尺寸相同的第一水平刚性梁(9‑1)和第二水平刚性梁(9‑2)构成，第一水平刚性梁(9‑1)和第二水平刚性梁(9‑2)的外端两侧分别固定有第一压电堆(11‑1)和第二压电堆(11‑2)，第一压电堆(11‑1)和第二压电堆(11‑2)另一侧分别固接有第一惯性块(10‑1)和第二惯性块(10‑2)；舵片(12)连接在水平梁(9)上部；舵机装配完成后，角度调节机构(5)对十字梁双稳态装置(6)施加纵向预压力，纵梁(8)中的柔性梁受压变形并导致水平梁(9)绕十字中心顺时针或逆时针旋转预设角度，即形成双稳态，该双稳态间的转换由第一压电堆(11‑1)和第二压电堆(11‑2)的通断电进行控制，由此随水平梁(9)运动的舵片(12)实现姿态调整；最后为保证舵机的平稳运行，将固定螺钉(14)穿过第一固定块(7‑1)的通孔并旋入底座(1)中，以固定调整后的第一固定块(7‑1)位置。