[实用新型]一种贴片式行波型压电驱动轮式移动机器人

说明书

本实用新型公开了一种贴片式行波型压电驱动轮式移动机器人，包含贴片式压电振子和两个驱动轮结构。贴片式压电振子中间为矩形梁结构，贴有2S组压电陶瓷组，压电振子的两端各有一个圆环形结构。驱动轮结构的轮毂通过预紧机构压在压电振子圆环形结构的内环上。工作时，压电振子被激励，其两端的圆环形结构激发出同向的面内弯曲行波，通过摩擦作用带动两个车轮转动，从而实现移动机器人运动。本实用新型采用直接驱动的原理，无需传动轮系，解决了现有技术中行星探测机器人通过性差的问题。

技术领域

本实用新型涉及压电驱动技术和行星探测机器人技术领域，尤其涉及一种贴片式行波型压电驱动轮式移动机器人。

背景技术

行星探测是各个国家进行深空探测的重要课题。其中，轮式移动系统是目前应用最为广泛的行星机器人移动系统，它拥有移动速度快，易于控制等优点。但同样存在越障能力差的问题。

月壤颗粒直径以小于1mm为主，平均粒径为70μm，近半数的月壤直径小于肉眼分辨能力。传统轮式移动系统若采用电磁电机驱动，减速装置存在月壤进入的风险。一旦传动受到干扰，电机堵转可能会造成大电流烧坏电机的情况。

压电作动是利用压电陶瓷驱动定子表面产生微幅椭圆运动，并利用摩擦将运动传递至转子。相比与电磁电机构成的移动装置具有直接作动的优点，无需复杂的传动机构。同时定子表面的高频微幅振动可以在一定程度上起到表面清洁的作用，减小月壤对移动系统的影响。

在现有的压电作动行星移动系统的设计中（公开号：CN109334794A、CN206615409U）履带式的结构利用压电振子表面的椭圆运动驱动与之接触的履带进行运动，但两者之间的预压力只能通过履带的张紧程度进行调节，难以调至最佳。同时附加的履带会大大增加系统重量。而轮式结构则存在结构复杂，设计重量和尺寸较大的问题，同时在复杂地形的通过性较差。

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，提供一种贴片式行波型压电驱动轮式移动机器人，具有结构紧凑、通过性强、尺寸小、速度快等优点。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种贴片式行波型压电驱动轮式移动机器人，包含贴片式压电振子、第一车轮和第二车轮；

所述贴片式压电振子包含金属基体和2S对压电陶瓷组，S为大于等于1的整数；

所述的金属基体包含矩形梁、第一驱动圆环和第二驱动圆环；

所述第一驱动圆环、第二驱动圆环均为两端开口的空心圆柱体；

所述的矩形梁为直梁，包含第一端面、第二端面、以及第一至第四侧面，其中，第一侧面平行于第三侧面，第二侧面平行于第四侧面；所述矩形梁的第一端面、第二端面分别和所述第一驱动圆环、第二驱动圆环的外壁相连，且矩形梁的轴线经过第一驱动圆环、第二驱动圆环的中心，所述第一驱动圆环、第二驱动圆环关于矩形梁的中心对称；

所述2S对压电陶瓷组沿矩形梁依次设置，均包含对称设置在矩形梁第一侧面、第三侧面的第一压电陶瓷片、第二压电陶瓷片，且所述2S对压电陶瓷组关于经过矩形梁中点且垂直于矩形梁的平面两两对称；所述2S对压电陶瓷组中的压电陶瓷片均沿厚度方向极化，第一组至第S对压电陶瓷组中压电陶瓷片的极化方向相同，第S+1组至第2S对压电陶瓷组中压电陶瓷片的极化方向和第一组至第S对压电陶瓷组中压电陶瓷片的极化方向相反；