CN113411008A - 压电驱动装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及压电驱动装置及其控制方法。不论被驱动部的惯性的大小如何均能够进行高精度的位置控制。压电驱动装置的控制部进行以下控制：使用压电驱动装置与被驱动部之间的最大摩擦力和被驱动部的质量，计算压电驱动装置施加给被驱动部的最大减速度，计算从由位置传感器检测出的被驱动部的当前位置到目标位置为止的距离，使用最大减速度和从被驱动部的当前位置到目标位置为止的距离来计算被驱动部的基准速度，根据由位置传感器检测出的被驱动部的当前位置的时间变化来计算被驱动部的速度，在被驱动部的当前速度小于基准速度的情况下，从压电驱动装置向被驱动部施加驱动力，在当前速度为基准速度以上的情况下，从压电驱动装置向被驱动部施加制动力。

Description

压电驱动装置及其控制方法

技术领域

本公开涉及压电驱动装置及其控制方法。

背景技术

在专利文献1中公开了超声波电机(压电电机)的位置控制技术。超声波致动器的驱动装置具备：部件传感器，检测移动部件的当前位置；运算单元，运算移动部件的控制目标位置；驱动电路，生成驱动电压，使得超声波致动器以规定的共振状态进行驱动；以及控制电路，通过将根据当前位置与控制目标位置的差确定驱动电压的物理量中的一个作为操作物理量进行调整，从而对移动部件的运动状态进行控制，使得移动部件追随控制目标位置。

专利文献1：日本特开2004-56878号公报

但是，在专利文献1中，没有考虑移动部件的惯性，因此存在以下的问题：在移动部件的惯性较大的情况下，如果进行与移动部件的惯性较小的情况相同的控制，则直至在目标位置停止为止需要花费时间等。

发明内容

根据本公开的一个方式，提供一种驱动被驱动部的压电驱动装置的控制方法。该控制方法进行以下的控制：使用所述压电驱动装置施加给所述被驱动部的最大减速度α和从所述被驱动部的当前位置到目标位置为止的距离Ln，计算所述被驱动部的基准速度vth，在所述被驱动部的当前速度vn小于所述基准速度vth的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加驱动力，在所述当前速度vn为所述基准速度vth以上的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加制动力。

附图说明

图1是表示压电驱动装置的说明图。

图2是表示压电驱动装置的控制电路的概略结构的说明图。

图3A是表示压电驱动装置在驱动时的前半个振动周期的动作的说明图。

图3B是表示压电驱动装置在驱动时的后半个振动周期的动作的说明图。

图4A是表示压电驱动装置在制动时的前半个振动周期的动作的说明图。

图4B是表示压电驱动装置在制动时的后半个振动周期的动作的说明图。

图5是表示控制部的结构的说明图。

图6是控制部重复进行的驱动控制流程图。

图7是控制部执行的计算质量m的流程图。

图8是表示高负荷的情况下的被驱动部的目标位置和实际位置的说明图。

图9是表示高负荷的情况下的被驱动部的位置、速度以及施加于被驱动部的力的说明图。

图10是图9的区域Q2的放大图。

图11是表示中负荷的情况下的被驱动部的目标位置和实际位置的说明图。

图12是表示中负荷的情况下的被驱动部的位置、速度以及施加于被驱动部的力的说明图。

图13是图12的区域Q3的放大图。

图14是表示不确定中间目标位置的情况下的被驱动部的位置、速度以及基准速度的说明图。

附图标记说明

10…压电驱动装置；20…突起部；30…压电驱动装置主体；40…被驱动部；50…物体；60…位置传感器；70…控制部；71…中间目标位置计算部；72…剩余距离计算部；74…最大减速度计算部；76…速度计算部；78…基准速度计算部；80…电压设定部；82…速度判定部；84…开关；86…驱动部；87…弯曲振动驱动部；88…纵向振动驱动部；89…质量计算部；90…上级控制部；110a～110f…压电元件；200…振动板；203…长边；204…短边；210…支承部；240…凹部。

具体实施方式

A.第一实施方式：

图1是表示压电驱动装置10的说明图。压电驱动装置10用于搬运物体50。压电驱动装置10具备压电驱动装置主体30、被驱动部40、位置传感器60以及控制部70。压电驱动装置主体30具备振动板200、六个压电元件110a、110b、110c、110d、110e、110f以及突起部20。振动板200大致呈长方形。六个压电元件110a～110f在振动板200上呈矩阵状，具体而言，沿着长边203即在图1的A方向上排列配置有两个，沿着短边204在图1的B方向上排列配置有三个。在振动板200的沿A方向排列的两个压电元件之间，具体而言，在压电元件110a与110d之间，以及压电元件110c与110f之间所对应的位置的外侧，设置有支承部210。如果在适当的时刻对压电元件110a～110f施加电压，则振动板200以支承部210为接缝而进行弯曲运动。

振动板200在短边204的大致中央具有凹部240，在凹部240设置有突起部20。当振动板200进行弯曲运动时，突起部20接触/按压于被驱动部40，从而向B方向驱动被驱动部40。被驱动部40具有质量为m1的平板形状。质量为m2的物体50被装载在被驱动部40上，随着被驱动部40的移动而被搬运。位置传感器60获取被驱动部40的位置。

图2是表示压电驱动装置10的控制电路的概略结构的说明图。在本实施方式的压电驱动装置10中，压电元件110a和110f并联连接，压电元件110b和110e并联连接，压电元件110c和110d并联连接，从而构成三对。在本实施方式中，将各对的压电元件并联连接，但也可以串联连接。三对分别与控制部70连接。需要说明的是，压电元件110a～110f的接地侧被连接并且共用。由此，能够减少布线的根数。需要说明的是，也可以使各对的接地侧独立。在控制部70上连接有位置传感器60以及上级控制部90。控制部70从位置传感器60获取被驱动部40的当前位置Pn，并从上级控制部90获取最终目标位置Pt，来控制压电元件110a～110f的驱动。

图3A是表示压电驱动装置10在驱动时的前半个振动周期的动作的说明图。在前半个振动周期中，对位于振动板200的对角的两个压电元件例如压电元件110a和压电元件110f施加电压。压电元件110a和压电元件110f如箭头x1所示那样伸长，振动板200弯曲。突起部20由于振动板200的弯曲而如箭头y1所示那样移动。此时，如果对短边方向的中央的两个压电元件110b和压电元件110e也施加电压，则压电元件110b和压电元件110e也如箭头x1所示那样伸长。突起部20与被驱动部40接触，以力F1(驱动力F1)向B方向按压被驱动部40。其结果为，被驱动部40向B方向被驱动。需要说明的是，不一定需要向压电元件110b和压电元件110e施加电压。在将突起部20以与被驱动部40接触的状态配置的情况下，即使不施加电压，突起部20也与被驱动部40接触。

将施加驱动力F1之前的被驱动部40的位置设为P0，将一次振动中的振动周期结束时的中间目标位置设为Pc0。到中间目标位置Pc0为止的距离L0为Pc0-P0。当前半个振动周期结束时，被驱动部40到达位置P1。位置P1是比中间目标位置Pc0靠前的位置。被驱动部40的B方向的速度从v0加快到v1。

图3B是表示压电驱动装置10在驱动时的后半个振动周期的动作的说明图。在后半个振动周期中，对位于振动板200的对角的另外两个压电元件，即压电元件110c和压电元件110d施加电压，不对其他压电元件110a、压电元件110b、压电元件110e、压电元件110f施加电压。压电元件110c和压电元件110d如箭头x2所示那样伸长，振动板200向相反方向弯曲，突起部20如箭头y2所示那样移动。但是，由于未对短边方向的中央的两个压电元件，即压电元件110b和压电元件110e施加电压，因此突起部20从被驱动部40分离，不按压被驱动部40。其结果为，即使突起部20如箭头y2所示那样移动，也不会对被驱动部40施加力。但是，由于被驱动部40因惯性而以速度v1移动，因此在后半个振动周期的结束时刻，到达中间目标位置Pc0。需要说明的是，也可以通过对压电元件110b和压电元件110e施加电压，并使它们压缩，从而使突起部20从被驱动部40分离。

在此，在被驱动部40和物体50的质量较小时，即惯性较小时，被驱动部40在前半个振动周期结束时到达位置P1，在后半个振动周期结束时到达中间目标位置Pc0。但是，在被驱动部40和物体50的质量较大时，即惯性较大时，被驱动部40在前半个振动周期结束时未到达位置P1，在后半个振动周期结束时未到达中间目标位置Pc0。

在下一个振动周期中，设定被驱动部40的下一个中间目标位置PC2，同样地进行驱动。需要说明的是，如果在最初的振动周期中被驱动部40的位置到达Pc0，则到中间目标位置Pc2为止的距离L2为Pc2-Pc0。另一方面，如果被驱动部40的位置未到达Pc0，则到中间目标位置Pc2为止的距离L2大于Pc2-Pc0。

图4A是表示压电驱动装置10在制动时的前半个振动周期的动作的说明图。在前半个振动周期中，对位于振动板200的短边方向的中央的两个压电元件施加电压，具体而言，对压电元件110b和压电元件110e施加电压。压电元件110b和压电元件110e如箭头x3所示那样在长边方向上伸长，振动板200也在长边方向上伸长。由此，突起部20与被驱动部40接触。通过突起部20与被驱动部40之间的摩擦力F2进行制动。也将摩擦力F2称为“制动力F2”。

将施加摩擦力F2之前的被驱动部40的位置设为P3，将一次振动中的振动周期结束时的中间目标位置设为Pc3。到目标位置Pc3为止的距离L3为Pc3-P3。当前半个振动周期结束时，被驱动部40到达位置P4。位置P4是比目标位置Pc3靠前的位置。被驱动部40的B方向的速度从v3减慢到v4。

图4B是表示压电驱动装置10在制动时的后半个振动周期的动作的说明图。在后半个振动周期中，停止向压电元件110b和压电元件110e施加电压。压电元件110b和压电元件110e如箭头x4所示那样在长边方向上变短，振动板200也在长边方向上变短。由此，突起部20不再与被驱动部40接触，不对被驱动部40施加制动力F2。但是，由于被驱动部40因惯性而以速度v4移动，因此在后半个振动周期的结束时刻，到达中间目标位置Pc3。需要说明的是，在将突起部20以与被驱动部40接触的状态配置的情况下，也可以通过对压电元件110b和压电元件110e施加电压，并使它们在箭头x4所示的长边方向上压缩，从而使突起部20与被驱动部40分离。

在此，在被驱动部40和物体50的质量较小时，即，惯性较小时，被驱动部40在前半个振动周期结束时到达位置P4，在后半个振动周期结束时到达中间目标位置Pc3。但是，在被驱动部40和物体50的质量较大时，即惯性较大时，被驱动部40在前半个振动周期结束时超过位置P4，在后半个振动周期结束时，超过中间目标位置Pc3。需要说明的是，本公开提供一种控制方法，即使在被驱动部40的惯性较大时也可以停止在最终目标位置Pt。因此，在到最终目标位置Pt为止的中途，即使被驱动部40超过中间目标位置，只要被驱动部40可以停止在最终目标位置Pt即可。

图5是表示控制部70的结构的说明图。控制部70具备中间目标位置计算部71、剩余距离计算部72、最大减速度计算部74、速度计算部76、基准速度计算部78、电压设定部80、速度判定部82、开关84以及驱动部86。

在本说明书中，将一次位置控制所需要的时间称为一个循环。中间目标位置计算部71使用从上级控制部90获取的最终目标位置Pt和从位置传感器60获取的当前位置Pn，计算一个循环后的中间目标位置Pcn。剩余距离计算部72计算一个循环后的中间目标位置Pcn与当前位置Pn的差，即到中间目标为止的距离Ln。即，

Ln＝Pcn-Pn…(1)。

最大减速度计算部74使用质量m和最大摩擦力F2max，通过以下的式子来计算被驱动部40的最大减速度α。也将最大摩擦力F2max称为“最大制动力F2max”。

α＝F2max/m…(2)

在此，质量m是被驱动部40的质量m1与物体50的质量m2的和。被驱动部40的质量m1是已知的。由被驱动部40搬运的物体50的质量m2虽然不是已知的，但如后所述，可以容易地计算得出。最大摩擦力F2max是突起部20与被驱动部40之间的摩擦力，能够通过实验来测定，是已知的。

速度计算部76根据当前位置Pn的时间变化来计算被驱动部40的速度vn。

基准速度计算部78使用到目标为止的距离Ln和最大减速度α，通过以下的式子来计算基准速度vth。

vth＝(2·α·Ln)^1/2…(3)

如果被驱动部40的速度vn为基准速度vth，则通过从突起部20对被驱动部40施加最大摩擦力F2max，能够使被驱动部40以减速度α减速，并停止在最终目标位置Pt。

电压设定部80使用到中间目标位置Pcn为止的距离Ln和被驱动部40的当前速度vn，计算驱动压电元件110a～110f的驱动信号的电压V。该电压V与驱动力F1、制动力F2对应。电压设定部80进行以下的设定：到中间目标位置Pcn为止的距离Ln越大，使电压越大；被驱动部40的当前速度vn越快，使电压越小。但是，在电压V超过电压Vlim的情况下，限制为电压Vlim，所述电压Vlim使突起部20与被驱动部40之间的摩擦力产生最大摩擦力F1max或F2max。能够抑制突起部20与被驱动部40之间的滑动。需要说明的是，最大摩擦力F1max以及F2max是预先确定的已知值。

速度判定部82将被驱动部40的当前速度vn与基准速度vth进行比较，如果vn＜vth，则将后述的开关84接通，如果vn≥vth，则将后述的开关84断开。

如果vn＜vth，则开关84将使驱动部86执行弯曲振动的驱动信号接通，如果vn≥vth，则将使驱动部86执行弯曲振动的驱动信号断开。使驱动部86执行纵向振动的驱动信号，不会根据被驱动部40的当前速度vn与基准速度vth的大小关系而断开。

驱动部86具备弯曲振动驱动部87和纵向振动驱动部88。弯曲振动驱动部87驱动压电元件110a、110c、110d、110f，纵向振动驱动部88驱动压电元件110b、110e。压电元件110a、110c、110d、110f使振动板200弯曲振动，压电元件110b、110e使振动板200纵向振动。

质量计算部89计算质量m。质量计算部89使用对被驱动部40施加驱动力F1之前的位置P0和施加之后的位置P1，计算质量m。具体而言，将施加驱动力F1的时间设为tst，将加速度设为β，将位置P0与位置P1之间的间隔设为Lst。

由于Lst＝β·(tst)²/2，因此质量计算部89通过以下的式子来计算加速度β。

β＝2·Lst/(tst)²…(4)

另外，由于力F1、加速度β以及质量m的关系为：

F1＝β·m…(5)

因此质量计算部89通过以下的式子来计算质量m。

m＝F1/β…(6)

图6是控制部70重复进行的驱动控制流程图。在步骤S100中，控制部70的最大减速度计算部74使用质量m和最大摩擦力F2max，计算被驱动部40的最大减速度α。需要说明的是，该步骤S100仅进行最初的第一次即可。这是因为，如果质量m不变，则最大减速度α不变。

在步骤S105中，控制部70从上级控制部90获取被驱动部40的最终目标位置Pt。在步骤S110中，控制部70从位置传感器60获取被驱动部40的当前位置Pn。

在步骤S120中，控制部70判断被驱动部40的最终目标位置Pt与被驱动部40的当前位置Pn的差|Pt-Pn|是否为阈值Lth以下。在|Pt-Pn|为阈值Lth以下的情况下，由于被驱动部40的位置相对于最终目标位置Pt在误差范围内，因此控制部70结束该流程图的处理。在|Pt-Pn|超过阈值Lth的情况下，控制部70将处理转移到步骤S130。

在步骤S130中，控制部70的速度计算部76使用上一个循环中的被驱动部40的位置P(n-1)和这一个循环中的被驱动部40的位置Pn来计算被驱动部40的速度vn。

在步骤S140中，控制部70的中间目标位置计算部71使用从上级控制部90获取的被驱动部40的最终目标位置Pt和从位置传感器60获取的被驱动部40的位置Pn，计算一个循环后的被驱动部40的中间目标位置Pcn。

在步骤S150中，控制部70的剩余距离计算部72计算从被驱动部40的当前位置Pn到中间目标位置Pcn为止的距离Ln。

在步骤S160中，控制部70的电压设定部80使用到中间目标位置Pcn为止的距离Ln和被驱动部40的当前速度vn，计算驱动压电元件110a～110f的电压V。该电压V与驱动力F1、制动力F2对应。需要说明的是，在计算出的电压V超过电压Vlim的情况下，电压设定部80将驱动压电元件110a～110f的电压V限制为电压Vlim，所述电压Vlim使突起部20与被驱动部40之间的摩擦力产生最大摩擦力(最大驱动力F1max或最大制动力F2max)。需要说明的是，电压Vlim是通过实验等预先确定的已知值。

在步骤S170中，控制部70的基准速度计算部78使用到中间目标位置Pcn为止的距离Ln和最大减速度α，计算基准速度vth。

在步骤S180中，控制部70的速度判定部82将被驱动部40的当前速度vn与基准速度vth进行比较，如果vn＜vth，则将处理转移到步骤S190，如果vn≥vth，则将处理转移到步骤S195。

在步骤S190中，控制部70对驱动部86的弯曲振动驱动部87和纵向振动驱动部88这双方进行驱动。由此，对被驱动部40施加驱动力F1。在步骤S195中，控制部70仅对驱动部86的纵向振动驱动部88进行驱动。由此，对被驱动部40施加制动力F2。

图7是控制部70执行的计算质量m的流程图。如上所述，质量m是被驱动部40的质量m1与物体50的质量m2的和。在步骤S200中，控制部70获取对被驱动部40施加驱动力之前的位置P0。需要说明的是，在对被驱动部40施加驱动力之前，被驱动部40的速度为零。这是因为，在质量m变化的情况下，即，在被驱动部40抓住或放开物体50而导致质量m变化的情况下，被驱动部40的速度为零。

在步骤S210中，控制部70以驱动力F1驱动被驱动部40。在步骤S220中，控制部70获取驱动后的被驱动部40的位置P1。在步骤S230中，控制部70获取位置P0与位置P1之间的距离Lst。

在步骤S240中，控制部70计算被驱动部40的加速度β。如果将施加了基于驱动力F1的力的时间设为t，将加速度设为β，则可以使用式(4)来计算加速度β。

在步骤S250中，控制部70计算质量m。根据驱动力F1、加速度β以及质量m的关系，使用式(6)来计算质量m。控制部70在图6的步骤S100中使用计算出的质量m。需要说明的是，在物体50的质量m2已知的情况下，也可以从上级控制部90给出，在物体50的质量m2远小于被驱动部40的质量m1的情况下，例如在1/1000以下的情况下，作为质量m，也可以使用被驱动部40的质量m1。

图8是表示高负荷的情况下的被驱动部40的目标位置Pcn和实际位置Pn的说明图。高负荷是指质量m较大的情况，即惯性较大的情况。在该情况下，即使将突起部20与被驱动部40之间的摩擦力作为最大驱动力F1进行驱动，也无法使被驱动部40充分加速。因此，如图8所示，从被驱动部40的当前位置Pn到目标位置Pcn为止的距离Ln逐渐变长。另外，在制动时，也无法使被驱动部40充分减速。因此，为了使被驱动部40停止在最终目标位置Pt，控制部70从被驱动部40到达最终目标位置Pt之前的时刻t2起开始制动。

图9是表示高负荷的情况下的被驱动部40的位置、速度以及施加于被驱动部40的力的说明图，图10是图9的区域Q2的放大图。在高负荷的情况下，时刻t0的驱动力F1是根据到中间目标位置Pcn为止的距离Ln和被驱动部40的当前速度vn而计算出的，是小于最大驱动力F1max的驱动力。

在以后的循环中，由于被驱动部40未到达中间目标位置Pcn，因此从被驱动部40的当前位置Pn到中间目标位置Pcn为止的距离Ln变大。因此，在高负荷的情况下，驱动力F1逐渐变大。另外，如果使用到中间目标位置Pcn为止的距离Ln和被驱动部40的当前速度vn而计算出的驱动力为最大驱动力F1max以上，则控制部70以最大驱动力F1max来驱动被驱动部40。需要说明的是，在时刻t1以后，中间目标位置Pcn与最终目标位置Pt一致。因此，距离Ln在时刻t1之前增加，在之后减少。

由于被驱动部40以最大驱动力F1max被驱动，因此被驱动部40的速度vn线性地增加。另一方面，根据式(3)可知，基准速度vth与距离Ln的平方根成比例。其结果为，在时刻t2被驱动部40的速度vn超过基准速度vth。需要说明的是，在从时刻t1到时刻t2的期间，距离Ln逐渐变小，但基准速度vth始终大于被驱动部40的速度vn。

如果在时刻t2被驱动部40的速度vn超过基准速度vth，则通过图6的步骤S180、S195的处理，在以后的循环中，通过基于单振动的制动力F2max进行制动。在此，基准速度vth是在通过最大摩擦力F2max使被驱动部40减速时，被驱动部40到达最终目标位置Pt时被驱动部40的速度vn成为零的值，因此被驱动部40的速度vn在被驱动部40到达最终目标位置Pt的时刻t3之前不会小于基准速度vth。

在高负荷下，在时刻t2之前，以最大驱动力F1max进行驱动，在从时刻t2到t3之前，以制动力F2max进行制动。在时刻t3，被驱动部40到达最终目标位置Pt，被驱动部40的速度vn成为零。

图11是表示中负荷的情况下的被驱动部40的目标位置和实际位置的说明图。图12是表示中负荷的情况下的被驱动部40的位置、速度以及施加于被驱动部40的力的说明图，图13是图12的区域Q3的放大图。

在中负荷的情况下，从时刻t0到时刻t4的驱动力F1是根据到中间目标位置Pcn为止的距离Ln和被驱动部40的当前速度vn而计算出的，是小于最大驱动力F1max的驱动力。但是，在各循环中，由于被驱动部40未到达中间目标位置Pcn，因此到中间目标位置Pcn为止的距离Ln逐渐变大。因此，驱动力F1也逐渐变大。在时刻t4，驱动力F1成为最大驱动力F1max。

从时刻t4到时刻t5的驱动力F1是最大驱动力F1max。在此期间，与高负荷的情况同样地，由于被驱动部40以最大驱动力F1max被驱动，因此被驱动部40的速度vn线性地增加。另一方面，根据式(3)可知，基准速度vth与距离Ln的平方根成比例。其结果为，在时刻t5被驱动部40的速度vn与基准速度vth大致一致。

从时刻t5到时刻t6，根据速度vn与基准速度vth的比较结果，被驱动部40以最大驱动力F1max被驱动，或者，以最大摩擦力F2max被制动。在该期间内，距离Ln大致恒定，基准速度vth也大致恒定。如果被驱动部40的速度vn不满足基准速度vth，则以最大驱动力F1max被驱动，如果被驱动部40的速度vn超过增加的基准速度vth，则以最大摩擦力F2max被制动。

在时刻t6以后，中间目标位置Pcn与最终目标位置Pt一致，因此距离Ln逐渐变小，基准速度vth也逐渐变小。在时刻t6以后，被驱动部40以最大摩擦力F2max被制动。在时刻t7，被驱动部40到达最终目标位置Pt，被驱动部40的速度vn成为零。

以上，根据本实施方式，控制部70计算在以最大摩擦力进行制动时能够使被驱动部40停止在最终目标位置Pt的被驱动部40的基准速度vth，并获取被驱动部40的当前速度vn，在被驱动部40的当前速度vn小于基准速度vth的情况下，从压电驱动装置主体30向被驱动部40施加驱动力，所施加的驱动力是根据距离Ln和速度vn计算出的驱动力F1和压电驱动装置与被驱动部40之间的最大驱动力F1max中较小的一方的力，在被驱动部的当前速度vn为基准速度vth以上的情况下，从压电驱动装置主体30向被驱动部40施加制动力，因此能够使被驱动部40停止在目标位置Pt。即，不论被驱动部40的惯性的大小如何均能够进行高精度的位置控制。

在上述实施方式中，以根据距离Ln和速度vn计算出的驱动力F1和压电驱动装置与被驱动部40之间的最大驱动力F1max中较小的一方的力施加驱动力，但也可以施加最大驱动力F1max。不需要根据距离Ln和速度vn来计算驱动力F1。另一方面，在施加根据距离Ln和速度vn计算出的驱动力F1的情况下，能够抑制无用的加速。

在本实施方式中，在对被驱动部40进行制动的情况下，如图4A、图4B中说明的那样，通过对压电元件110b、110e施加电压，之后不施加电压，从而使振动板200纵向振动，但也可以持续对压电元件110b、110e施加电压而使压电元件110b、110e成为伸长的状态。也可以在后半个循环中进行制动。

在本实施方式中，在对被驱动部40进行制动的情况下，可以对全部的压电元件110a至110f施加电压，也可以对压电元件110a、110c、110d、110f施加电压。在该情况下，由于相对于A方向处于相互对称位置的压电元件被同时驱动，因此进行纵向振动，而不进行弯曲振动。

在本实施方式中，以最大驱动力F1max与最大摩擦力F2max相等为前提制作了图表，但最大驱动力F1max与最大摩擦力F2max也可以不相等。在高负荷的情况下，从驱动切换为制动时的被驱动部40的位置、速度vn以及时刻发生变化，但控制不变。驱动力F1和摩擦力F2也是同样。例如，在图12、13所示的中负荷的情况下，在时刻t5至t6的期间，交替地施加驱动力F1和摩擦力F2，在F1＝2·F2的情况下，控制部70只要进行一个循环驱动，之后进行两个循环制动，即能够在三个循环后使被驱动部40的速度vn成为零。在2·F1＝3·F2的情况下，控制部70只要进行驱动、制动、制动、驱动、制动，即能够在五个循环后使被驱动部40的速度vn成为零。在F1与F2的比为n∶m的情况下，同样地，能够在n+m个循环后使被驱动部40的速度vn成为零。

在上述说明中，未提及被驱动部40的移动方向，但m·g·sinθ的力根据运动方向而加减。需要说明的是，水平方向为θ＝0，铅垂方向为θ＝90°。在该情况下，根据被驱动部40的移动方向，式(5)成为以下的式子(7)、(8)。

F1+m·g·sinθ＝β1·m…(7)

F1-m·g·sinθ＝β2·m…(8)

由于未知数为m和θ，并且式子有两个，因此能够求出质量m和θ双方。以下，在控制中，只要根据被驱动部40的移动方向，将驱动力F1设为F1+m·g·sinθ或F1-m·g·sinθ即可。制动力F2也是同样。

·第二实施方式：

在第一实施方式中，设定中间目标位置Pcn，使用从当前位置Pn到中间目标位置Pcn为止的距离Ln来控制被驱动部40的位置、速度，但在第二实施方式中，不设定中间目标位置Pcn，而是使用从当前位置Pn到最终目标位置Pt的距离来控制被驱动部40的位置、速度。第二实施方式的控制流程图与图6所示的流程图大致相同，但不执行步骤S140，在步骤S150中，计算到最终目标位置Pt为止的距离Ln。

图14是表示不确定中间目标位置Pcn的情况下的被驱动部40的位置Pn、速度vn以及基准速度vth的说明图。由于随着时刻经过，被驱动部40接近最终目标位置，因此距离Ln变小。其结果为，基准速度vth单调地变小。另一方面，由于被驱动部40根据距离Ln而受到驱动力F1，因此单调地变快。该驱动力F1例如是最大驱动力F1max。在时刻t8，由于被驱动部40的速度vn超过基准速度vth，因此在时刻t8及其之后，通过摩擦力F2进行制动。其结果为，在时刻t9，被驱动部40到达最终目标位置Pt，速度vn成为零。

对确定第一实施方式的中间目标位置Pcn的情况下的高负荷的动作与不确定中间目标位置Pcn的情况下的动作进行比较，除了以下两点之外是相同的。

(a)在高负荷的情况下，时刻t0的驱动力F1可以根据到中间目标位置Pcn为止的距离Ln和被驱动部40的当前速度vn而计算得出，是小于最大驱动力F1max的驱动力，但在不确定中间目标位置Pcn的情况下，是最大驱动力F1max。

(b)在高负荷的情况下，基准速度vth在中间(时刻t2)之前增加，在之后减少，但在不确定中间目标位置Pcn的情况下，基准速度vth在t0最大，然后单调地减少。

如以上说明的那样，可以得知，不管确定中间目标位置Pcn，还是不确定均能够同样地进行控制。在确定中间目标位置Pcn的情况下，在质量m较轻时，能够减小驱动力F1，因此容易抑制被驱动部40超过停止位置。在不确定中间目标位置Pcn的情况下，不需要中间目标位置计算部71。

本公开不限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式来实现。例如，本公开也能够通过以下的方式来实现。为了解决本公开的课题的一部分或全部，或者为了实现本公开的效果的一部分或全部，与以下所述的各方式中的技术特征对应的上述实施方式中的技术特征能够适当地进行替换、组合。另外，如果该技术特征在本说明书中没有作为必须的技术特征进行说明，则能够适当地删除。

(1)根据本公开的一个方式，提供一种驱动被驱动部的压电驱动装置的控制方法。该控制方法进行以下的控制：使用所述压电驱动装置施加给所述被驱动部的最大减速度α和从所述被驱动部的当前位置到目标位置为止的距离Ln，计算所述被驱动部的基准速度vth，在所述被驱动部的当前速度vn小于所述基准速度vth的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加驱动力，在所述当前速度vn为所述基准速度vth以上的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加制动力。根据该方式，压电驱动装置计算在以最大摩擦力进行制动时，能够使被驱动部停止在最终目标位置的被驱动部的基准速度，并获取被驱动部的当前速度，在被驱动部的当前速度小于基准速度的情况下，从压电驱动装置向被驱动部施加驱动力，在被驱动部的当前速度为基准速度以上的情况下，从压电驱动装置向被驱动部施加制动力，因此能够使被驱动部停止在目标位置。即，不论被驱动部的惯性的大小如何均能够进行高精度的位置控制。

(2)也可以是，在上述方式中，所述压电驱动装置具备：第一压电元件，使所述压电驱动装置弯曲振动而施加驱动力；以及第二压电元件，使所述压电驱动装置纵向振动而施加制动力，在施加所述制动力时，不使所述第一压电元件弯曲振动，而使所述第二压电元件纵向振动。根据该方式，能够通过使第二压电元件纵向振动而施加制动力。

(3)也可以是，在上述方式中，使用所述被驱动部的质量m和所述压电驱动装置与所述被驱动部之间的最大摩擦力F2max，求出最大减速度α。根据该方式，即使质量m发生变化，也能够求出最大减速度α。

(4)也可以是，在上述方式中，使用驱动所述被驱动部之前的所述被驱动部的位置、驱动所述被驱动部之后的驱动后的所述被驱动部的位置、驱动所述被驱动部的驱动力以及驱动所述被驱动部的时间，计算所述被驱动部的质量m。根据该方式，能够容易地计算被驱动部的质量m。

(5)也可以是，在上述方式中，定期求出所述距离Ln和所述基准速度vth。根据该方式，能够高精度地控制被驱动部。

本公开也能够以压电驱动装置的控制方法以外的各种方式来实现。例如，能够以压电驱动装置、具备压电驱动装置的电机、机器人等方式来实现。

Claims (10)

1.一种压电驱动装置的控制方法，其特征在于，所述压电驱动装置驱动被驱动部，

在所述控制方法中，进行以下的控制：

使用所述压电驱动装置施加给所述被驱动部的最大减速度α和从所述被驱动部的当前位置到目标位置为止的距离Ln，计算所述被驱动部的基准速度vth，

在所述被驱动部的当前速度vn小于所述基准速度vth的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加驱动力，在所述当前速度vn为所述基准速度vth以上的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加制动力。

2.根据权利要求1所述的压电驱动装置的控制方法，其特征在于，

所述压电驱动装置具备：

第一压电元件，使所述压电驱动装置弯曲振动而施加驱动力；以及

第二压电元件，使所述压电驱动装置纵向振动而施加制动力，

所述控制方法中，在施加所述制动力时，不使所述第一压电元件弯曲振动，而使所述第二压电元件纵向振动。

3.根据权利要求1或2所述的压电驱动装置的控制方法，其特征在于，

在所述控制方法中，使用所述被驱动部的质量m和所述压电驱动装置与所述被驱动部之间的最大摩擦力F2max，求出最大减速度α。

4.根据权利要求1所述的压电驱动装置的控制方法，其特征在于，

在所述控制方法中，使用驱动所述被驱动部之前的所述被驱动部的位置、驱动所述被驱动部之后的驱动后的所述被驱动部的位置、驱动所述被驱动部的驱动力以及驱动所述被驱动部的时间，计算所述被驱动部的质量m。

5.根据权利要求1所述的压电驱动装置的控制方法，其特征在于，

在所述控制方法中，定期求出所述距离Ln和所述基准速度vth。

6.一种压电驱动装置，其特征在于，驱动被驱动部，所述压电驱动装置具备：

振动板，设置有多个压电元件；

突起部，设置在所述振动板上；

被驱动部，能够与所述突起部接触；

控制部，通过控制施加于所述压电元件的电压来控制所述压电驱动装置的动作；以及

位置传感器，检测所述被驱动部的当前位置，

所述控制部进行以下的控制：

使用所述压电驱动装置与所述被驱动部之间的最大摩擦力F2max和所述被驱动部的质量m，计算所述压电驱动装置施加给所述被驱动部的最大减速度α，

计算从由所述位置传感器检测出的所述被驱动部的当前位置到目标位置为止的距离Ln，

使用最大减速度α和从所述被驱动部的当前位置到目标位置为止的距离Ln来计算所述被驱动部的基准速度vth，

根据由所述位置传感器检测出的所述被驱动部的当前位置的时间变化来计算所述被驱动部的当前速度vn，

在所述当前速度vn小于所述基准速度vth的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加驱动力，在所述当前速度vn为所述基准速度vth以上的情况下，从所述压电驱动装置向所述被驱动部施加制动力。

7.根据权利要求6所述的压电驱动装置，其特征在于，

所述压电驱动装置具备第一压电元件以及第二压电元件作为多个所述压电元件，其中，所述第一压电元件使所述压电驱动装置弯曲振动，所述第二压电元件使所述压电驱动装置纵向振动，

所述控制部在施加所述制动力时，不使所述第一压电元件弯曲振动，而使所述第二压电元件纵向振动。

8.根据权利要求6或7所述的压电驱动装置，其特征在于，

所述压电驱动装置具备最大减速度计算部，所述最大减速度计算部使用所述被驱动部的质量m和所述压电驱动装置与所述被驱动部之间的最大摩擦力F2max，求出最大减速度α。

9.根据权利要求6所述的压电驱动装置，其特征在于，

所述压电驱动装置具备质量计算部，所述质量计算部使用驱动所述被驱动部之前的所述被驱动部的位置、驱动所述被驱动部之后的驱动后的所述被驱动部的位置、驱动所述被驱动部的驱动力以及驱动所述被驱动部的时间，计算所述被驱动部的质量m。

10.根据权利要求6所述的压电驱动装置，其特征在于，

所述控制部定期求出所述距离Ln和所述基准速度vth。

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