基于大象干结构的多度自由度压电执行器的开发和分析
Zheng Li1,2, Kaiwen Wang2, Haibo Wang2
1School of Electrical Engineering, Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China.
Sensors (Basel, Switzerland)
|July 29, 2023
概括
这项研究引入了一种新的压电驱动器,具有三种复合振动模式,用于增强运动控制. 新设计消除了返回位移,实现了高级应用的高速和负载能力.
科学领域:
- 机械工程 机械工程
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机器人技术 机器人技术 机器人技术
背景情况:
- 传统的压电电机利用两个复合模式来实现稳压器驱动的步进运动,优化稳压器的利用率,扭矩和位移.
- 现有的设计仅限于线性运动,限制了它们在复杂系统中的应用范围.
研究的目的:
- 提出和分析一个新的多度自由度的压电执行器.
- 在单个定位器上实现三种复合振动模式 (曲-纵曲-纵曲).
- 为了实现非线性运动,并消除压电驱动器中的返回位移.
主要方法:
- 开发一种新的压电驱动器设计,使用单个定位器进行多模振动.
- 实现由执行器驱动的旋转运动的球形旋转器.
- 用于设计分析和模拟的有限元法 (FEM).
- 对执行器性能进行原型设计和实验验证.
主要成果:
- 设计的多度自由度压电执行器成功实现了三种复合振动模式.
- 执行器证明了在特定的驱动信号下,能够驱动球形旋转器而不需要返回位移.
- 实验结果显示,最大速度为8.56mm/s,400V和42.7kHz的行驶负载能力为1200g.
结论:
- 新型压电驱动器提供了增强的控制和多方向运动能力.
- 该设计克服了传统线性运动压电电机的局限性.
- 执行器显示出对于需要精确,多度自由度的运动控制的应用具有重大潜力.
