专利摘要

本实用新型公开了基于压电驱动的越障作动器，涉及压电技术领域，具有一定的越障能力，兼容多种运动方式，输出精度高、响应快。本实用新型包括：金属底座正反面分别设置一对第一长方体基体和第二长方体基体，第一长方体基体和第二长方体基体末端均连接刚性足，第一长方体基体和第二长方体基体的外表面上分别黏贴第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片。金属底座内部设置一对通孔，第三长方体基体分别穿过通孔，第三长方体基体外表面粘贴第三压电陶瓷片，第三长方体基体内部沿竖直方向设置通孔，通孔内部设置螺纹，和丝杠配合连接。本实用新型通过调节输入正余弦电压值，控制作动器实现直线、自转、转弯、越障的运动方式，最终实现预设作动器的行动路径。

权利要求

1.基于压电驱动的越障作动器，其特征在于，包括：金属底座（1）、第一压电陶瓷片（2）、第二压电陶瓷片（3）、第三压电陶瓷片（4）、第一长方体基体（5）、第二长方体基体（6）、第三长方体基体（7）、丝杠（8）、刚性足（9）；

金属底座（1）正面设置一对凹槽并安装一对第一长方体基体（5），金属底座（1）背面的设置一对凹槽并安装一对第二长方体基体（6），正面和背面的凹槽位置相向设置，且同一面的凹槽位置沿中心线轴对称；

第一长方体基体（5）和第二长方体基体（6）末端均连接刚性足（9），第一长方体基体（5）和第二长方体基体（6）的外表面上分别黏贴第一压电陶瓷片（2）、第二压电陶瓷片（3）；第一长方体基体（5）和第二长方体基体（6）、第一压电陶瓷片（2）和第二压电陶瓷片（3），形状和体积均相同；

金属底座（1）内部还设置一对通孔，贯穿顶面和底面，一对第三长方体基体（7）分别穿过所述通孔，第三长方体基体（7）外表面粘贴第三压电陶瓷片（4），第三长方体基体（7）内部沿竖直方向设置通孔，通孔内部设置螺纹，和丝杠（8）配合连接。

2.根据权利要求1所述的基于压电驱动的越障作动器，其特征在于，丝杠（8）和刚性足（9）底部设置半球状底脚。

3.根据权利要求1所述的基于压电驱动的越障作动器，其特征在于，第一长方体基体（5）和第二长方体基体（6）内部设置通孔，且通孔内壁光滑。

4.根据权利要求1所述的基于压电驱动的越障作动器，其特征在于，第一压电陶瓷片（2）、第二压电陶瓷片（3）、第三压电陶瓷片（4）是长方形。

5.根据权利要求1所述的基于压电驱动的越障作动器，其特征在于，第一压电陶瓷片（2）、第二压电陶瓷片（3）、第三压电陶瓷片（4）采用的材料为PZT-8。

说明书

技术领域

本实用新型涉及压电技术领域，尤其涉及了基于压电驱动的越障作动器。

背景技术

作动器是实施振动主动控制的关键部件，是主动控制系统的重要环节。作动器的作用是按照确定的控制规律，来对控制对象施加控制力。近年来，在传统的流体作动器、气体作动器和电器作动器的基础上，研究开发出了许多智能型作动器，例如压电陶瓷作动器、压电薄膜作动器、电致伸缩作动器、磁致伸缩作动器、形状记忆合金作动器、伺服作动器和电流变流体作动器等。

然而现有技术中，压电作动器缺乏越障能力，且运动方式单一，难以在复杂工况中实现多种运动，满足实际需求。

发明内容

本实用新型提供了基于压电驱动的越障作动器，能够具有一定的越障能力，兼容了多种运动方式，且输出精度高、相应快。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

基于压电驱动的越障作动器，包括：金属底座、第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片、第一长方体基体、第二长方体基体、第三长方体基体、丝杠、刚性足。

金属底座正面设置一对凹槽并安装一对第一长方体基体，金属底座背面的设置一对凹槽并安装一对第二长方体基体，正面和背面的凹槽位置相向设置，且同一面的凹槽位置沿中心线轴对称。

第一长方体基体和第二长方体基体末端均连接刚性足，第一长方体基体和第二长方体基体的外表面上分别黏贴第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片。第一长方体基体和第二长方体基体、第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片，形状和体积均相同。

金属底座内部还设置一对通孔，贯穿顶面和底面，一对第三长方体基体分别穿过通孔，第三长方体基体外表面粘贴第三压电陶瓷片，第三长方体基体内部沿竖直方向设置通孔，通孔内部设置螺纹，和丝杠配合连接。

进一步的，丝杠和刚性足底部设置半球状底脚。

进一步的，第一长方体基体和第二长方体基体内部设置通孔，且通孔内壁光滑。

进一步的，第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片是长方形。

进一步的，第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片、第三压电陶瓷片采用的材料为PZT-8。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片在正余弦电压作用下的振动合成效应，使第一长方体基体、第二长方体基体产生相对于自身轴线的扭转运动，带动以点连接方式设置在基体外侧的刚性足做运动轨迹为椭圆的运动，最终实现基于压电驱动的越障作动器整体的位移；通过向第三压电陶瓷片中的某一片施加正余弦电压，带动丝杠沿竖直方向运动，从而实现金属底座一侧刚性足的抬起和下落；

将上述运动结合，即可最终实现作动器的位移和越障，由于作动器结构简单紧凑，并且作动流程简单直接，作动过程所用的时间短，反应速度快；通过调节输入正余弦电压值，即可控制作动器的运动模式，最终实现预设作动器的行动路径，实现包括直行、转弯、越障的运动功能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是实施例的结构示意图;

图2是长方体基体的在逆压电效应下的运动示意图；

图3是V1等于V2时基于压电驱动的越障作动器的俯视图；

图4是V1等于V2，且相位相差180°时基于压电驱动的越障作动器的俯视图；

图5是V1大于V2时基于压电驱动的越障作动器的俯视图;

图6是V1小于V2时基于压电驱动的越障作动器的俯视图；

图7是越障运动原理示意图。

1-金属底座、2-第一压电陶瓷片、3-第二压电陶瓷片、4-第三压电陶瓷片、5-第一长方体基体、6-第二长方体基体、7-第三长方体基体、8-丝杠、9-刚性足。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型实施例提供了基于压电驱动的越障作动器，如图1所示，包括：金属底座1、第一压电陶瓷片2、第二压电陶瓷片3、第三压电陶瓷片4、第一长方体基体5、第二长方体基体6、第三长方体基体7、丝杠8、刚性足9。

金属底座1正面设置一对凹槽并安装一对第一长方体基体5，金属底座1背面的设置一对凹槽并安装一对第二长方体基体6，正面和背面的凹槽位置相向设置，且同一面的凹槽位置沿中心线轴对称。

第一长方体基体5和第二长方体基体6末端均采用点连接的方式连接刚性足9，刚性足9底脚为半球形。第一长方体基体5和第二长方体基体6的外表面上分别黏贴第一压电陶瓷片2、第二压电陶瓷片3。第一长方体基体5和第二长方体基体6、第一压电陶瓷片2和第二压电陶瓷片3，形状和体积均相同，且内部设置通孔，通孔使得形变幅度提高。

金属底座1内部还设置一对通孔，贯穿顶面和底面，一对第三长方体基体7分别穿过通孔，第三长方体基体7外表面粘贴第三压电陶瓷片4，第三长方体基体7内部沿竖直方向设置通孔，通孔内部设置螺纹，和丝杠8配合连接。

其中，丝杠8和刚性足9底部设置半球状底脚。第一压电陶瓷片2、第二压电陶瓷片3、第三压电陶瓷片4均为长方形，且采用PZT-8材料。

基于压电驱动的越障作动器的运动方式包括：直线、自转、转弯、越障。对第一压电陶瓷片2施加的正余弦电压为V1，对第二压电陶瓷片3施加的正余弦电压为V2，对第三压电陶瓷片4施加施加正余弦电压V3，其中正余弦电压是指每个长方体基体的其中一相对两面为正弦同相位电压，剩余一对相对两面为余弦同相位电压，长方体基体在输入正余弦电压后的运动示意图如图2所示。

直线运动的实现方法为：

V1 = V2 > 0，V1、V2同相位且正余弦相位相差90°，第一长方体基体5和第二长方体基体6由于第一压电陶瓷片2和第二压电陶瓷片3的振动，基体本身沿轴线扭动，第一长方体基体5和第二长方体基体6末端的运动轨迹为椭圆形，带动刚性足9同样做椭圆形轨迹的运动。以金属底座1安装第一长方体基体5的一面为正面，基于压电驱动的越障作动器在刚性足9的驱动下沿金属底座1的轴线向左侧移动，如图3所示。如要向相反方向，即右侧移动，V1、V2同相位且正余弦相位相差改为270°。

自转运动的实现方法为：

V1 = V2 >0，且V1、V2同相位且V1正余弦相位相差90°以及V2正余弦相位相差270°，同理，第一长方体基体5和第二长方体基体6末端的运动轨迹为椭圆形，带动正反两面的刚性足9做相互相反方向的椭圆形轨迹的运动，从而使得基于压电驱动的越障作动器原地旋转，如图4所示。

转弯运动的实现方法为：

V1 > V2，第一长方体基体5连接的刚性足9比第二长方体基体6连接的刚性足9运动速度更快，基于压电驱动的越障作动器向金属底座1的左后方运动，如图5所示；

V2 > V1，第二长方体基体6连接的刚性足9比第一长方体基体5连接的刚性足9运动速度更快，基于压电驱动的越障作动器向金属底座1的右后方运动，如图6所示。

V1、 V2的电压差越大，基于压电驱动的越障作动器运动的转弯半径越小。

如图7所示，越障运动的实现方法为：

步骤一、对前进方向一侧的第三压电陶瓷片4施加正余弦电压V3，V3正余弦相位相差270°，其连接的长方体基体产生相对于自身轴线的扭转运动，利用长方体基体和丝杆8的内螺纹配合，前进方向一侧丝杆8产生竖直向下的直线运动，通过压迫工作平面从而使前进方向一侧的刚性足9抬起，前进方向后面一侧的刚性足9接触工作平面；

步骤二、接触工作平面的刚性足9通过上述直线运动方法向前进方向移动，越过障碍；

步骤三、对前进方向一侧的第三压电陶瓷片4施加正余弦电压V3，V3正余弦相位相差90°，带动前进方向一侧丝杆8产生竖直向上的直线运动，使前进方向一侧的刚性足9着地；

步骤四、通过上述直线运动方法，驱动越障制动器向前移动，直至前进方向后侧的刚性足9遇到障碍；

步骤五、对前进方向后侧的第三压电陶瓷片4施加正余弦电压V3，V3正余弦相位相差270°，前进方向后侧丝杆8产生竖直向下的直线运动，使得前进方向后侧的刚性足9抬起；

步骤六、基于压电驱动的越障作动器向前移动，越过障碍；

步骤七、对前进方向后侧的第三压电陶瓷片4施加正余弦电压V3，V3正余弦相位相差90°，前进方向后侧丝杆8产生竖直向上的直线运动，前进方向后侧的刚性足9着地。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型利用第一压电陶瓷片和第二压电陶瓷片在正余弦电压作用下的振动合成效应，使第一长方体基体、第二长方体基体产生相对于自身轴线的扭转运动，带动以点连接方式设置在基体外侧的刚性足做运动轨迹为椭圆的运动，最终实现基于压电驱动的越障作动器整体的位移；通过向第三压电陶瓷片中的某一片施加正余弦电压，带动丝杠沿竖直方向运动，从而实现金属底座一侧刚性足的抬起和下落；

将上述运动结合，即可最终实现作动器的位移和越障，由于作动器结构简单紧凑，并且作动流程简单直接，作动过程所用的时间短，反应速度快；通过调节输入正余弦电压值，即可控制作动器的运动模式，最终实现预设作动器的行动路径，实现包括直行、转弯、越障的运动功能。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

基于压电驱动的越障作动器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。