CN207327027U - 一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节 - Google Patents
一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207327027U CN207327027U CN201721384549.0U CN201721384549U CN207327027U CN 207327027 U CN207327027 U CN 207327027U CN 201721384549 U CN201721384549 U CN 201721384549U CN 207327027 U CN207327027 U CN 207327027U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- stator
- piezoelectric ceramic
- ceramic piece
- sphere
- driven
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，包括姿态传感器、定子固定框架、第一定子、第一压电陶瓷片、第二定子、第二压电陶瓷片、球转子、第三定子和第三压电陶瓷片；所述姿态传感器固定在定子固定框架上，所述第一定子、第二定子和第三定子分别固定在钉子固定框架上；所述第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片和第三压电陶瓷片分别通过环氧胶粘接在第一定子、第二定子和第三定子的基板背面。当不同的定子组合通电时亦可以实现球转子的定轴自转，上下摆动和左右摆动。这种紧凑的并联结构形式可以直接替换掉目前常见的云台类的稳定平台。
Description
技术领域
本实用新型属于机械技术领域，涉及一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节。
背景技术
多自由度的手腕，关节等机电一体化结构系统通常都是使用多个电机串联，不同的电机负责不同自由度的转动。这种串联形式的关节会导致结构臃肿，体积庞大，同时结构灵敏度降低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节。该产品采用超声电机结构简单，反应灵敏，便于二次开发。以其为基础搭建的并联式的多自由度手腕关节将彻底克服串联结构存在的诸多问题，实现结构紧凑、体积小、重量轻、灵敏度高的特点。
其具体技术方案为：
一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，包括姿态传感器1、定子固定框架2、第一定子3、第一压电陶瓷片4、第二定子5、第二压电陶瓷片6、球转子7、第三定子8和第三压电陶瓷片9；所述姿态传感器1固定在定子固定框架2上，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8分别固定在钉子固定框架2上，三者轴线在同一水平面上，相互夹 角为120°，交于一点；所述第一压电陶瓷片4、第二压电陶瓷片6和第三压电陶瓷片9分别通过环氧胶粘接在第一定子3、第二定子5和第三定子8的基板背面。
进一步，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8内部表面设有圆弧型凹面，相互的空间位置正好将球转子7嵌在中间。
进一步，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8均包括齿17和基板16，所述齿17中间设有圆形凹面18。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节在具体应用过程中，当不同的定子组合通电时亦可以实现球转子的定轴自转，上下摆动和左右摆动。这种紧凑的并联结构形式可以直接替换掉目前常见的云台类的稳定平台。
附图说明
图1为本实用新型基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节的结构示意图；
图2为定子通电时球副转动方向示意图；
图3为不同的定子组合通电时机构实现的转动形式示意图；
图4为定子的基本结构示意图；
图5为定子振动时的模态。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细地说明。
参照图1，一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，包括姿态传感器1、定子固定框架2、第一定子3、第一压电陶瓷片4、第二定子5、第二压电陶瓷片6、球转子 7、第三定子8和第三压电陶瓷片9；所述姿态传感器1固定在定子固定框架2上，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8分别固定在钉子固定框架2上，三者轴线在同一水平面上，相互夹角为120°，交于一点；所述第一压电陶瓷片4、第二压电陶瓷片6和第三压电陶瓷片9分别通过环氧胶粘接在第一定子3、第二定子5和第三定子8的基板背面。
所述第一定子3，第二定子5和第三定子8内部表面设有圆弧型凹面，相互的空间位置正好将球转子7嵌在中间。
如图2所示，本实用新型操作流程：当第一定子3通电时，球转子7则绕第一定子3的轴线10转动；当第二定子5通电时，球转子7则绕第二定子5的轴线11转动；当第三定子8通电时，球转子7则绕第三定子8的轴线12转动。
如图3所示，当不同的定子组合通电时亦可以实现球转子不同的转动形式。当第二定子5通电，第一定子3和第三定子8不通电时，球转子7可产生绕第二定子5的定轴14自转；当第一定子3和第三定子8同时通电，第二定子5不通电时，球转子7可产生沿上下方向13摆动；当第一定子3，第二定子5和第三定子8同时通电时，球转子7可产生沿左右方向15摆动。
这种紧凑的并联结构形式可以直接替换掉目前常见的云台类的稳定平台。
如果固定球转子7不动，则定子固定框架2会绕三个定子轴线产生相应的转动，这时姿态传感器1则会记录瞬时的姿态角，便于控制。
结构及操作特点：
1、定子结构如图4所示，所述第一定子3、第二定子5和第三定子8均包括齿17和基板16，所述齿17中间设有圆形凹面18。
2、当定子背面粘接的压电陶瓷片通电时，通过压电陶瓷的逆压电效应会诱发定子整体产生振动，其中一个定子上压电陶瓷片一相通电后定子振动的模态如图5所示。
压电陶瓷片两相同时通电时会诱发定子两相正交的振动模态，这两相正交的模态叠加会在定子表面产生机械行波，这种机械行波会通过球转子与定子接触的摩擦副将动力传递给球转子，推动球转子转动。
3、该多自由度关节会通过通电方式的不同产生不同的运动形式。
(1)三个定子单独通电，球转子会产生如图2所示的三种运动；
(2)两两组合通电时会产生如图3所示的三种形式的运动；
当第一定子3和第二定子5上的压电陶瓷片同时通电，且电参数相同时，通过速度合成，球转子会沿着两个定子轴线夹角的角平分线产生旋转运动。通过改变两个定子电参数的不同会调整组合运动的方向产生变化。
同理当第二定子5和第三定子8上的压电陶瓷片同时通电，且电参数相同时，通过速度合成，球转子会沿着两个定子轴线夹角的角平分线产生旋转运动。通过改变两个定子电参数的不同会调整组合运动的方向产生变化。
当第一定子3和第三定子8上的压电陶瓷片同时通电，且电参数相同时，通过速度合成，球转子会沿着两个定子轴线夹角的角平分产生旋转运动。通过改变两个定子电参数的不同会调整组合运动的方向产生变化。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，本实用新型的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本实用新型的保护范围内。
Claims (3)
1.一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，其特征在于，包括姿态传感器(1)、定子固定框架(2)、第一定子(3)、第一压电陶瓷片(4)、第二定子(5)、第二压电陶瓷片(6)、球转子(7)、第三定子(8)和第三压电陶瓷片(9)；所述姿态传感器(1)固定在定子固定框架(2)上，所述第一定子(3)、第二定子(5)和第三定子(8)分别固定在钉子固定框架(2)上，三者轴线在同一水平面上，相互夹角为120°，交于一点；所述第一压电陶瓷片(4)、第二压电陶瓷片(6)和第三压电陶瓷片(9)分别通过环氧胶粘接在第一定子(3)，第二定子(5)和第三定子(8)的基板背面。
2.根据权利要求1所述基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，其特征在于，所述第一定子(3)、第二定子(5)和第三定子(8)内部表面设有圆弧型凹面，相互的空间位置正好将球转子(7)嵌在中间。
3.根据权利要求1所述基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节，其特征在于，所述第一定子(3)、第二定子(5)和第三定子(8)均包括齿(17)和基板(16)，所述齿(17)中间设有圆形凹面(18)。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721384549.0U CN207327027U (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721384549.0U CN207327027U (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207327027U true CN207327027U (zh) | 2018-05-08 |
Family
ID=62362992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721384549.0U Expired - Fee Related CN207327027U (zh) | 2017-10-25 | 2017-10-25 | 一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207327027U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107718042A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-23 | 西北农林科技大学 | 一种超声电机驱动的多自由度关节及其操作方法 |
-
2017
- 2017-10-25 CN CN201721384549.0U patent/CN207327027U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107718042A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-02-23 | 西北农林科技大学 | 一种超声电机驱动的多自由度关节及其操作方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100581041C (zh) | 单振子纵弯夹心换能器式球形多自由度超声电机 | |
| EP2764236B1 (en) | System for generating electrical energy from sea waves | |
| CN108429400A (zh) | 电磁压电混合驱动多自由度电机 | |
| CN207327027U (zh) | 一种基于球面接触副的超声电机驱动的多自由度关节 | |
| CN207968352U (zh) | 基于四音叉式压电振子驱动的旋转超声电机 | |
| CN107718042A (zh) | 一种超声电机驱动的多自由度关节及其操作方法 | |
| CN105305875B (zh) | 一种肋板位移型纵扭复合超声电机 | |
| CN108111056A (zh) | 基于四音叉式压电振子驱动的旋转超声电机及工作模态 | |
| CN101582653B (zh) | 基于矩形板弯振驱动的两直线自由度超声电机 | |
| CN105305874B (zh) | 一种肋板激发式位移型纵扭复合超声电机 | |
| CN108282106A (zh) | 偏心旋转的压电陶瓷电机 | |
| CN109635453B (zh) | 一种双机驱动高频振动球磨机的设计参数确定方法 | |
| CN205356186U (zh) | 一种肋板激发式位移型纵扭复合超声电机 | |
| CN107187810A (zh) | 一种四机驱动自同步振动给料机及其结构参数确定方法 | |
| CN203537271U (zh) | 基于毛刺摩擦非对称性的谐振驱动机构及机器人结构 | |
| CN103441702A (zh) | 基于毛刺摩擦非对称性的谐振驱动机构及机器人结构 | |
| CN103560693B (zh) | 具有能量采集功能的悬臂梁压电电机 | |
| CN106452170A (zh) | 一种声表面波旋转马达 | |
| CN207968351U (zh) | 偏心旋转的压电陶瓷电机 | |
| CN202037117U (zh) | 水工振动闸门激振器 | |
| CN205630638U (zh) | 一种以超声电机为驱动的机械手臂 | |
| Otokawa et al. | Development of an arrayed-type multi-degree-of-freedom ultrasonic motor based on a selection of reciprocating vibration modes | |
| CN103580533B (zh) | 双翼形直线超声电机 | |
| CN107351073B (zh) | 一种振动驱动的运动机器人 | |
| CN113158365B (zh) | 一种单机驱动摆锤类直线运动振动机及其参数确定方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180508 Termination date: 20181025 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |