基于壓電驅動的線性位移以及旋轉位移驅動器的研究.pdf

1、微型機器人因其外形尺寸很小，便于進入微小空間實施操作，故能廣泛應用于生物醫(yī)學、化工、軍事、航天等領域，對微小空腔、微小管道的檢測及維修，對人體腸道、血管等的檢查及醫(yī)治具有十分重要的意義，已成為當前機電領域研究的重點之一。 微驅動器是微型機器人的核心器件，是微型機器人技術研究的重點之一。傳統(tǒng)驅動方式如氣動、液壓、電磁等，由于尺寸及環(huán)境所限，很難滿足微型機器人工作要求。壓電器件驅動器以其獨有的特性，比如高分辨率（可達納米級）、高剛度

2、和高控制精度等優(yōu)點，正逐步受到人們的關注。目前壓電陶瓷作為驅動器主要用于實現(xiàn)線性運動，比如微位移工作臺等，而壓電陶瓷用作旋轉驅動器的研究重點主要集中步進式方面，利用壓電材料的外形特征實現(xiàn)旋轉驅動，此原理的缺點在于改變驅動器的旋轉步距、頻率等，需要直接改變壓電陶瓷的外形，對運動的針對性太強，而缺少普遍性。 本課題研究的主要內容是采用慣性—摩擦原理，用壓電器件開發(fā)出新型的驅動機構，給出利用慣性—摩擦原理的壓電旋轉驅動器的控制系統(tǒng)以及

3、本體結構，把壓電器件的直線運動轉換成旋轉運動。在此基礎上，給出了部分壓電線性驅動以及壓電旋轉驅動的實驗數(shù)據(jù)，并采用有限元分析的方法分析運動結構，從而在分析的基礎上給出機構的改進方向。 本文首先概述了驅動器的現(xiàn)狀以及壓電器件的應用現(xiàn)狀，然后介紹了壓電陶瓷以及慣性—摩擦原理，在此基礎上提出了壓電旋轉驅動器的設計，給除了壓電驅動器的試驗結果，包括壓電線性驅動器以及壓電旋轉驅動器。然后對結構進行了詳細的分析，并利用有限元工具對系統(tǒng)的運動