[发明专利]一种机械内阻连续可调的高效率电静液作动器

权利要求书

1.一种机械内阻连续可调的高效率电静液作动器，其特征在于，包括刚度可调能量转换驱动机构、液压系统、蓄能器(11)及机械负载反馈机构；其中，

所述刚度可调能量转换驱动机构包括GMM棒(1)、电磁线圈(2)和偏置直流线圈(3)；其中，所述电磁线圈(2)缠绕在所述GMM棒(1)的外表面上，用于为所述GMM棒(1)提供驱动磁场并激励所述GMM棒(1)产生磁致伸缩运动；所述偏置直流线圈(3)布置在所述GMM棒(1)周围并与所述机械负载反馈机构相连，用于为所述GMM棒(1)提供偏置磁场，并根据所述机械负载反馈机构的反馈信号所产生相应的控制电压来调节所述GMM棒(1)的杨氏模量；

所述液压系统包括泵活塞(5)、泵腔(6)、单向阀(7)、管路(8)和液压缸(9)；其中，所述泵活塞(5)容纳于所述泵腔(6)的底部并与所述泵腔(6)形成密封连接，其底端与所述GMM棒(1)相连并在所述GMM棒(1)驱动下在所述泵腔(6)内上下运动；所述泵腔(6)的顶部通过所述管路(8)与所述液压缸(9)形成连通的回路，且其与所述泵活塞(5)之间充满有液体并在所述泵活塞(5)运动时产生高压使所述液体形成为高压液体；所述管路(8)在与所述泵腔(6)相连的两个端口处分别设有两个方向相异的单向阀(7)，且在靠近所述液压缸(9)的一侧上设有相连通的蓄能器(11)；所述液压缸(9)内设有因内部压力相异驱动沿轴向位移的输出活塞(10)；

所述蓄能器(11)，用于提供偏置压力，并抵消冲击以及补偿泄漏；

所述机械负载反馈机构包括位移传感器(12)、力传感器(13)及电压调节器(14)；其中，所述位移传感器(12)与所述输出活塞(10)相连，用于检测所述输出活塞(10)的位移；所述力传感器(13)与所述输出活塞(10)相连，用于检测所述输出活塞(10)的机械载荷；所述电压调节器(14)与所述位移传感器(12)及所述力传感器(13)相连，还与所述偏置直流线圈(3)相连，用于根据检测出的位移和机械载荷来计算出负载阻抗，并根据所计算出的负载阻抗，产生所述偏置直流线圈(3)上所需输入的控制电压来调节所述GMM棒(1)的杨氏模量，用以控制机械内阻变化，实现机械内阻与所计算出的负载阻抗相匹配来达到最大能量传递效率；该作动器负载阻抗自适应匹配控制包括：

首先，基于负载运行状态特征量，对负载阻抗变化进行识别，并与当前内阻进行比较，两者之间的误差作为求解阻抗控制信号的输入；其次，进行阻抗主动闭环控制，根据输入信号进行刚度求逆，依据GMM的ΔE效应反求控制电压信号，得到目标阻抗控制电压后，输入给电静液作动器的直流偏置线圈上，则可实现负载阻抗自适应匹配；

还包括：设置于所述GMM棒(1)边侧并用于向所述GMM棒(1)提供基准偏置磁场的永磁体；

还包括：设置于所述偏置直流线圈(3)与所述泵活塞(5)之间并套接于所述GMM棒(1)外表面上的预应力弹簧(4)，所述预应力弹簧(4)用于为所述GMM棒(1)提供预紧力及偏置应力，保证所述GMM棒(1)与所述泵活塞(5)之间的接触。

2.如权利要求1所述的机械内阻连续可调的高效率电静液作动器，其特征在于，所述位移传感器(12)为激光位移传感器。

3.如权利要求2所述的机械内阻连续可调的高效率电静液作动器，其特征在于，所述液压系统还包括：设置于所述管路(8)上的回油阀(15)，所述回油阀(15)用于给所述液压缸(9)泄压以及将所述液压缸(9)内设的输出活塞(10)复位。