CN109039151B - 一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机 - Google Patents
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Abstract
一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，本申请底板两侧各有一个侧支撑，底板上有顶柱座，顶柱在顶柱座内，固定盖安装在顶柱座上，三足式振子下端支撑柱卡装在固定盖内，压力传感器设置在三足式振子下端和顶柱之间，顶柱底部压住楔块体，支座一侧有螺杆座，压力调节螺钉穿过螺杆座，三足式振子的每个支架向上弯折，三足式振子的四个弯折端的下方有驱动足，驱动足包括压电陶瓷、后盖和压紧螺栓，每个侧支撑上固定有一个支座，二自由度架两端安装在对应支座上，二自由度架内有球转子，球转子两端固定轴由压紧螺钉穿过压盖进行固定。本发明电机只需要一个振子即可输出两个自由度的运动，进而驱动球形转子的转动，且结构紧凑小巧，具有非常好的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及超声电机技术领域，特别是涉及一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机。
背景技术
随着医学科技的发展，医疗器械已经开始智能化和微型化。如今，对眼球的仿真机器人受到科学家的重视，因为眼球可以二自由度转动，在胃肠镜方面有着很好的应用前景。传统的电磁电机体积大且需要减速机构，故很难在微型二自由度球形电机方面得到应用。超声电机无需减速机构且精度高，易于实现微型化，在胃肠镜方面得到了很好的应用。但是，现有的超声电机在胃肠镜方面的应用，大多还局限在多个单自由度超声电机的组合，这限制了二自由度球形超声电机的微型化。一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机可以很好的解决上述问题。
发明内容
为了解决以上问题，本发明提供一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，该电机只需要一个振子即可输出两个自由度的力，进而驱动球形转子的转动，且结构紧凑小巧，具有非常好的应用价值，为达此目的，本发明提供一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，包括球转子、二自由度架、支座、三足式振子、侧支撑、底板、螺杆座、压力调节螺钉、轴承一、压盖、轴承二、压紧螺钉、压电陶瓷、后盖、压紧螺栓、键、压力传感器、螺钉、顶柱座、顶柱、固定盖和楔块体，所述底板两侧各有一个侧支撑，所述底板上有顶柱座，所述顶柱在顶柱座内，所述固定盖通过螺钉安装在顶柱座上，所述三足式振子下端支撑柱通过键卡装在固定盖的插孔内，所述压力传感器设置在三足式振子下端和顶柱之间，所述顶柱底部压住楔块体，所述支座一侧有螺杆座，所述压力调节螺钉穿过螺杆座抵住楔块体一侧，所述三足式振子有3个支架且每个支架绕三足式振子一周设置，每个支架向上弯折，所述三足式振子的三个弯折端的下方有对应的驱动足，所述驱动足包括压电陶瓷、后盖和压紧螺栓，所述压紧螺栓穿过后盖将成对的压电陶瓷固定安装在对应三足式振子的弯折端的斜面上，每个侧支撑上固定有一个支座，所述二自由度架为圆环形状，所述二自由度架两端固定轴通过轴承一安装在对应支座上，所述二自由度架内有球转子，所述球转子两端固定轴通过轴承二穿过对应二自由度架的固定环，所述球转子两端固定轴由压紧螺钉穿过压盖进行固定。
本发明的进一步改进，所述球转子顶部有执行件安装座。所述球转子顶部的执行件安装座上安装有摄像头，顶部安装座用来设置执行机构，执行机构一般选用摄像头。
本发明的进一步改进，所述三足式振子的弯折端的斜面为45°，为了达到最好效果最好采用45°斜面。
本发明的进一步改进，所述压力传感器采用纽扣式压力传感器，压力传感器主要采用纽扣式压力传感器。
本发明的进一步改进，所述球转子由铝合金制成表面有一层镀钛层，采用以上结构效果最佳。
本发明一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，其采用二自由度三足式压电作动器，工作时压力调节螺钉转动，顶住楔块控制其进出，进而控制顶块的上下移动，这样就可以控制压力传感器上顶三足式振子与球转子的压力，本发明二自由度球形超声电机使用单个压电振子即可输出二自由度驱动，结构简单紧凑。
附图说明
图1是本发明整体示意图；
图2是本发明局部示意图；
图3是本发明二自由度架示意图；
图4是本发明底部内部示意图；
图5是本发明仿真图一；
图6是本发明仿真图二；
图7是本发明仿真图三；
图8是本发明仿真图四；
图9是本发明仿真图五；
图10是本发明仿真图六；
图11是本发明仿真图七；
图12是本发明仿真图八；
图13是本发明仿真图九；
图14是本发明仿真图十；
图15是本发明运行轨迹图；
图中：1，球转子2，二自由度架3，支座4，三足式振子5，侧支撑6，底板7，螺杆座8，压力调节螺钉9，轴承一10，压盖11，轴承二12，压紧螺钉13，压电陶瓷14，后盖15，压紧螺栓16，键17，压力传感器18，螺钉19，顶柱座20，顶柱21，固定盖22，楔块体。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，该电机只需要一个振子即可输出两个自由度的运动，进而驱动球形转子的转动，且结构紧凑小巧，具有非常好的应用价值。
作为本发明一种实施例，本发明提供一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，包括球转子1、二自由度架2、支座3、三足式振子4、侧支撑5、底板6、螺杆座7、压力调节螺钉8、轴承一9、压盖10、轴承二11、压紧螺钉12、压电陶瓷13、后盖14、压紧螺栓15、键16、压力传感器17、螺钉18、顶柱座19、顶柱20、固定盖21和楔块体22，所述底板6两侧各有一个侧支撑5，所述底板6上有顶柱座19，所述顶柱20在顶柱座19内，所述固定盖21通过螺钉18安装在顶柱座19上，所述三足式振子4下端支撑柱通过键16卡装在固定盖21的插孔内，所述压力传感器17设置在三足式振子4下端和顶柱20之间，所述顶柱20底部压住楔块体22，所述支座3一侧有螺杆座7，所述压力调节螺钉8穿过螺杆座7抵住楔块体22一侧，所述三足式振子4有3个支架且每个支架绕三足式振子4一周设置，每个支架向上弯折，所述三足式振子4的三个弯折端的下方有对应的驱动足，所述驱动足包括压电陶瓷13、后盖14和压紧螺栓15，所述压紧螺栓15穿过后盖14将成对的压电陶瓷13固定安装在对应三足式振子4的弯折端的斜面上，每个侧支撑5上固定有一个支座3，所述二自由度架2为圆环形状，所述二自由度架2两端固定轴通过轴承一9安装在对应支座3上，所述二自由度架2内有球转子1，所述球转子1)两端固定轴通过轴承二11穿过对应二自由度架2的固定环，所述球转子1两端固定轴由压紧螺钉12穿过压盖10进行固定。
作为本发明一种具体实施例，本发明提供如图1-4所示的一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，包括球转子1、二自由度架2、支座3、三足式振子4、侧支撑5、底板6、螺杆座7、压力调节螺钉8、轴承一9、压盖10、轴承二11、压紧螺钉12、压电陶瓷13、后盖14、压紧螺栓15、键16、压力传感器17、螺钉18、顶柱座19、顶柱20、固定盖21和楔块体22，所述底板6两侧各有一个侧支撑5，所述底板6上有顶柱座19，所述顶柱20在顶柱座19内，所述固定盖21通过螺钉18安装在顶柱座19上，所述三足式振子4下端支撑柱通过键16卡装在固定盖21的插孔内，所述压力传感器17设置在三足式振子4下端和顶柱20之间，所述压力传感器17采用纽扣式压力传感器，压力传感器主要采用纽扣式压力传感器，所述顶柱20底部压住楔块体22，所述支座3一侧有螺杆座7，所述压力调节螺钉8穿过螺杆座7抵住楔块体22一侧，所述三足式振子4有3个支架且每个支架绕三足式振子4一周设置，所述三足式振子4的弯折端的斜面为45°，为了达到最好效果最好采用45°斜面，每个支架向上弯折，所述三足式振子4的三个弯折端的下方有对应的驱动足，所述驱动足包括压电陶瓷13、后盖14和压紧螺栓15，所述压紧螺栓15穿过后盖14将成对的压电陶瓷13固定安装在对应三足式振子4的弯折端的斜面上，每个侧支撑5上固定有一个支座3，所述二自由度架2为圆环形状，所述二自由度架2两端固定轴通过轴承一9安装在对应支座3上，所述二自由度架2内有球转子1，所述球转子1由铝合金制成表面有一层镀钛层，采用以上结构效果最佳，所述球转子1顶部有执行件安装座。所述球转子顶部1的执行件安装座上安装有摄像头，顶部安装座用来设置执行机构，执行机构一般选用摄像头，所述球转子1两端固定轴通过轴承二11穿过对应二自由度架2的固定环，所述球转子1两端固定轴由压紧螺钉12穿过压盖10进行固定。
本发明工作原理如下：
本发明采用二自由度三足式压电作动器，工作时压力调节螺钉转动，顶住楔块控制其进出，进而控制顶块的上下移动，这样就可以控制压力传感器上顶三足式振子与球转子的压力。调节好压力后，给三对压电陶瓷片通高频正弦电压，弹性体作为基极。仿真图如图5-13所示，运行轨迹图如图14所示，若要球转子沿着振子的某个足的方向转动，就将该足所在的一对压电陶瓷片（仿真图中最右侧）通U*sin（wt+A）电压，其他两对（仿真图左侧两对）均通U*sin（wt+B）电压，电压大小U和电压频率w控制在一定范围，这样就可以实现振子的三个足产生同旋向椭圆运动。相位差(A-B)为90°时速度最大，0°时空振（速度为0），A超前或滞后B控制球转子正向或者反向转动。若要使球转子沿着振子其他足的方向转动，同理。若要使球转子沿着任意方向转动，用上述球转子沿不同足方向的转动叠加即可。该二自由度球形超声电机使用单个压电振子即可输出二自由度驱动力，结构简单紧凑。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，包括球转子(1)、二自由度架（2）、支座（3）、三足式振子（4）、侧支撑（5）、底板（6）、螺杆座（7）、压力调节螺钉（8）、轴承一（9）、压盖（10）、轴承二（11）、压紧螺钉（12）、压电陶瓷（13）、后盖（14）、压紧螺栓（15）、键（16）、压力传感器（17）、螺钉（18）、顶柱座（19）、顶柱（20）、固定盖（21）和楔块体（22），其特征在于：所述底板（6）两侧各有一个侧支撑（5），所述底板（6）上有顶柱座（19），所述顶柱（20）在顶柱座（19）内，所述固定盖（21）通过螺钉（18）安装在顶柱座（19）上，所述三足式振子（4）下端支撑柱通过键（16）卡装在固定盖（21）的插孔内，所述压力传感器（17）设置在三足式振子（4）下端和顶柱（20）之间，所述顶柱（20）底部压住楔块体（22），所述支座（3）一侧有螺杆座（7），所述压力调节螺钉（8）穿过螺杆座（7）抵住楔块体（22）一侧，所述三足式振子（4）有3个支架且每个支架绕三足式振子（4）一周设置，每个支架向上弯折，所述三足式振子（4）的三个弯折端的下方有对应的驱动足，所述驱动足包括压电陶瓷（13）、后盖（14）和压紧螺栓（15），所述压紧螺栓（15）穿过后盖（14）将成对的压电陶瓷（13）固定安装在对应三足式振子（4）的弯折端的斜面上，每个侧支撑（5）上固定有一个支座（3），所述二自由度架（2）为圆环形状，所述二自由度架（2）两端固定轴通过轴承一（9）安装在对应支座（3）上，所述二自由度架（2）内有球转子(1)，所述球转子(1) 两端固定轴通过轴承二（11）穿过对应二自由度架（2）的固定环，所述球转子(1) 两端固定轴由压紧螺钉（12）穿过压盖（10）进行固定。
2.根据权利要求1所述的一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，其特征在于：所述球转子(1)顶部有执行件安装座。
3.根据权利要求2所述的一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，其特征在于：所述球转子(1)顶部的执行件安装座上安装有摄像头。
4.根据权利要求1所述的一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，其特征在于：所述三足式振子（4）的弯折端的斜面为45°。
5.根据权利要求1所述的一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，其特征在于：所述压力传感器（17）采用纽扣式压力传感器。
6.根据权利要求1所述的一种基于三足式振子的二自由度球形超声电机，其特征在于：所述球转子(1) 由铝合金制成表面有一层镀钛层。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN102922526A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-13 | 上海大学 | 基于球形超声电机的仿生机械眼球 |
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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| CN102922526A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-13 | 上海大学 | 基于球形超声电机的仿生机械眼球 |
| JP2018061326A (ja) * | 2016-10-04 | 2018-04-12 | エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ | モータ及びシステム |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "新型塔形压电式粘滑直线作动器";陈乾伟，鞠全勇，黄卫清，时运来;《微特电机》;20151231;第43卷(第1期);第28-30页 |
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