[实用新型]一种贴片式压电驱动的机械手关节

说明书

本实用新型公开了一种贴片式压电驱动的机械手关节，包含若干活动单元和若干驱动单元，活动单元和驱动单元依次交替设置，且活动单元和驱动单元之间均通过两根弹性带连接；驱动单元包含贴片式压电振子、第一固定板、第二固定板、第一连接轴和第二连接轴；贴片式压电振子包含金属基体和四个压电陶瓷片；金属基体包含第一作动头、第二作动头、第一振动梁、第二振动梁和夹持机构；活动单元包含第一转子、第二转子；第一转子、第二转子均呈船锚状，均包含抵板和横梁。工作时，驱动单元的贴片式压电振子被激励，其两端圆弧形作动头产生转向相反的椭圆运动，通过摩擦作用驱动活动单元转动。

技术领域

本实用新型涉及压电作动和机器人领域，尤其涉及一种贴片式压电驱动的机械手关节。

背景技术

由于海洋资源勘探和开采的需要，水下机器人得到了很大发展。自治水下机器人是水下机器人的一种，因智能化程度高、体积小、隐蔽性好而受到广泛关注。但是现有的自治水下机器人并没有装备机械手，只能执行有限的水下观察任务。

现有的水下机械手多采用液压和电磁电机驱动。继续增加下潜深度，水下机器手将难以适应高水压条件，还需在密封、压力补偿等方面作深入研究。同时，电磁电机尺寸缩小后效率急剧下降，难以满足小型化的需要；液压装置重量大，难以达到轻量化的要求。

压电作动是在定子作动头的表面质点产生微米级的椭圆运动，并通过摩擦作用实现定子动子之间的运动传递。采用压电作动技术将机械手设计成开放式结构，保证水下机械手在高水压环境下各个部件没有压差、结构上不会发生破坏。直接驱动无需传动机构有利于轻量化、小型化。装备了压电驱动的全开放式机械手的自治水下机器人将具备一定的水下作业能力。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种贴片式压电驱动的机械手关节。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种贴片式压电驱动的机械手关节，包含若干活动单元和若干驱动单元，所述活动单元和驱动单元依次交替设置，且活动单元和驱动单元之间均通过两根弹性带连接；

所述驱动单元包含贴片式压电振子、第一固定板、第二固定板、第一连接轴和第二连接轴；

所述贴片式压电振子包含金属基体和四个压电陶瓷片；

所述金属基体包含第一作动头、第二作动头、第一振动梁、第二振动梁和夹持机构；

所述第一振动梁、第二振动梁均为长方体，均包含第一至第四侧面；所述第一振动梁的第一侧面、第一振动梁的第三侧面、第二振动梁的第一侧面、第二振动梁的第三侧面相互平行；第一振动梁的第二侧面和第二振动梁的第二侧面在同一平面，第一振动梁的第四侧面和第二振动梁的第四侧面在同一平面；

所述第一作动头、第二作动头均呈单孔拱桥状；第一作动头的两端分别和第一振动梁的一端、第二振动梁的一端固连；第二作动头的两端分别和第一振动梁的另一端、第二振动梁的另一端固连；

所述夹持机构设置在所述第一振动梁的第三侧面、第二振动梁的第一侧面之间，呈十字架状，包含相互垂直的第一面板和第二面板；所述第一面板两端分别和第一振动梁的第三侧面、第二振动梁的第一侧面垂直固连；所述第二面板上设有两个轴线垂直于第一振动梁第二侧面的安装孔；

所述金属基体关于所述夹持机构的中心呈中心对称；

所述四个压电陶瓷片分别粘贴在第一振动梁的第二侧面、第一振动梁的第四侧面、第二振动梁的第二侧面和第二振动梁的第四侧面，均沿厚度方向极化，且位于同一振动梁上的压电陶瓷片的极化方向相反、位于同一平面上的压电陶瓷片的极化方向相同；

所述第一固定板、第二固定板均呈长条状，两端沿其长度方向分别设有第一开口槽、第二开口槽；