[发明专利]基于静摩擦的旋转型压电传动装置及其工作方法

权利要求书

1.基于静摩擦的旋转型压电传动装置，其特征在于，包含壳体、第一至第二旋转轴承、输出轴、第一至第二固定模块、以及第一至第二驱动模块；

所述输出轴两端均设有用于和外部相连的连接键；

所述壳体为两端封闭的空心圆柱体，其两个端面中心均设有通孔；

所述第一旋转轴承、第二旋转轴承分别对应设置在所述壳体两个端面的通孔中，外圈均和壳体固连，内圈均和所述输出轴固连，使得所述输出轴能够相对壳体自由转动；

所述第一固定模块、第二固定模块均包含8个周向均匀设置在壳体内壁上的固定座，且第一固定模块8个固定座所在平面平行于第二固定模块8个固定座所在平面；

所述第一至第二驱动模块均包含8个压电驱动单元；

所述压电驱动单元包含柔性铰链、压电促动器和摩擦块；所述摩擦块包含连接部和摩擦部，其中，所述摩擦部为和所述输出轴侧壁相匹配的弧面、用于抵住输出轴侧壁并通过静摩擦带动输出轴转动；所述连接部一端和所述摩擦部相连、另一端和所述压电促动器的一端相连；所述压电促动器的另一端和所述柔性铰链的一端相连；所述柔性铰链用于弯曲转向、以保证摩擦块和输出轴间不发生滑动摩擦；

所述第一驱动模块的8个压电驱动单元一一对应设置在所述第一固定模块的8个固定座上，第二驱动模块的8个压电驱动单元一一对应设置在所述第二固定模块的8个固定座上；其中，所述压电驱动单元柔性铰链的另一端和其对应的固定座固连，压电驱动单元摩擦块的摩擦部均和输出轴同轴设置且间距为预设的第一距离阈值l₁；

所述第一驱动模块、第二驱动模块中的压电驱动单元均用于向输出轴施加推力使得输出轴旋转，其中，第一驱动模块中8个压电驱动单元施加的推力大小相同、方向相同，第二驱动模块中8个压电驱动单元施加的推力大小相同、方向相同，第一驱动模块、第二驱动模块中压电驱动单元施加的推力大小相同、方向相反。

2.根据权利要求1所述的基于静摩擦的旋转型压电传动装置，其特征在于，还包含第一安装基座和第二安装基座；

所述第一安装基座、第二安装基座对称设置在所述壳体侧壁的两侧，和所述壳体固连；

所述第一安装基座、第二安装基座上均设有安装孔，用于和外界固定进而固定所述壳体。

3.基于要求1所述的基于静摩擦的旋转型压电传动装置的工作方法，其特征在于，包含如下步骤：

令第一驱动模块中的8个压电驱动单元周向依次为第一至第八驱动单元，用于驱动输出轴正向转动，第一、第三、第五、第七压电驱动单元为第一驱动小组，第二、第四、第六、第八压电驱动单元为第二驱动小组；令第二驱动模块中的8个压电驱动单元周向依次为第九至第十六驱动单元，第九、第十一、第十三、第十五压电驱动单元为第三驱动小组，第十、第十二、第十四、第十六压电驱动单元为第四驱动小组；

如果需要驱动输出轴正向转动：

步骤A.1），驱动第一驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，使其摩擦块的摩擦部和输出轴相抵；驱动第二、第三、第四驱动小组中的各个压电驱动单元工作，确保其摩擦块的摩擦部和输出轴脱离、间距为预设的第一距离阈值l₁；

步骤A.2），继续驱动第一驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，此时，第一驱动小组中的各个压电驱动单元摩擦块的摩擦部和输出轴在静摩擦力的作用下保持相互静止，带动输出轴正向转动预设的角度θ；

步骤A.3），驱动第二驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，使其摩擦块的摩擦部和输出轴相抵；

步骤A.4），驱动第一驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向缩短，使其摩擦块的摩擦部和输出轴脱离、间距为预设的第一距离阈值l₁；

步骤A.5），继续驱动第二驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，此时，第二驱动小组中的各个压电驱动单元摩擦块的摩擦部和输出轴在静摩擦力的作用下保持相互静止，带动输出轴正向转动预设的角度θ；

步骤A.6），驱动第一驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，使其摩擦块的摩擦部和输出轴相抵；

步骤A.7），驱动第二驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向缩短，使其摩擦块的摩擦部和输出轴脱离、间距为预设的第一距离阈值l₁；

步骤A.8），重复执行步骤A.2）至步骤A.7）；

如果需要驱动输出轴反向转动：

步骤B.1），驱动第三驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，使其摩擦块的摩擦部和输出轴相抵；驱动第一、第二、第四驱动小组中的各个压电驱动单元工作，确保其摩擦块的摩擦部和输出轴脱离、间距为预设的第一距离阈值l₁；

步骤B.2），继续驱动第三驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，此时，第三驱动小组中的各个压电驱动单元摩擦块的摩擦部和输出轴在静摩擦力的作用下保持相互静止，带动输出轴反向转动预设的角度θ；

步骤B.3），驱动第四驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，使其摩擦块的摩擦部和输出轴相抵；

步骤B.4），驱动第三驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向缩短，使其摩擦块的摩擦部和输出轴脱离、间距为预设的第一距离阈值l₁；

步骤B.5），继续驱动第四驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，此时，第四驱动小组中的各个压电驱动单元摩擦块的摩擦部和输出轴在静摩擦力的作用下保持相互静止，带动输出轴反向转动预设的角度θ；

步骤B.6），驱动第三驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向伸长，使其摩擦块的摩擦部和输出轴相抵；

步骤B.7），驱动第四驱动小组中的各个压电驱动单元工作使其轴向缩短，使其摩擦块的摩擦部和输出轴脱离、间距为预设的第一距离阈值l₁；

步骤B.8），重复执行步骤B.2）至步骤B.7）。