[发明专利]一种基于粘滑与冲击原理耦合的压电驱动器控制方法

说明书

本发明提出了一种基于粘滑与冲击原理耦合的压电驱动器及其控制方法，属于精密机械领域。该驱动器包括冲击动子、粘滑定子、导轨滑块、微调平台和底座。所述的冲击动子直接通过冲击惯性原理对滑块输出间歇性的冲击位移；所述的粘滑定子通过柔性机构的圆弧状头部在侧面与滑块相接触，从而推动滑块运动；通过粘滑定子和冲击动子的耦合作用，使滑块产生无回退的线性运动。本发明的优点在于：在同一个信号的驱动下，通过粘滑和冲击耦合作用，抑制了压电驱动器的回退，提高了驱动器整体的输出性能。本发明可用于微/纳米机械测试、光学仪器、精密加工、集成电路封装、生物工程和航空航天技术等领域。

技术领域

本发明涉及一种基于粘滑与冲击原理耦合的压电驱动器及其控制方法，属于精密机械领域。本发明解决了粘滑式压电驱动器的回退问题，提升了压电驱动器的输出性能。可以用于微/纳米机械测试、光学仪器、精密加工、集成电路封装、生物工程和航空航天技术等领域。

背景技术

随着人类的生活水平不断提升，几次工业革命的出现极大的推进了世界范围的科技浪潮，目前，航空航天航海、光学精密仪器、生物机械交叉学科中对精密器件的要求越来越高，所以能够直接输出精密驱动的驱动技术进入了人们的研究视野。目前匹配精密输出操作的驱动装置，是无法被传动的驱动器所带动的，因为传统驱动器都是宏观大尺寸的驱动装置，但对于精密器件而言，一方面无需过大的行程范围，另一方面需要更小的加工精度以减小精密器件误差。所以研究出一种性能优异，输出精度为微纳米级的驱动装置，一直是微型驱动领域的热点问题。微纳驱动技术便为这一研究领域，所谓微纳米级驱动是通过一类精密驱动器的装置实现的，该类装置通过不同的输出结构产生旋转、直线等不同的运动形式，用以满足不同加工方式的要求，同时由于其结构尺寸的高精度，输出的高运动精度，以及细致的操控方式，减小装配误差、加工误差以及原理误差，在需要微/纳米级的输出精度时可以替代那些诸如电动机、液压马达、气压马达等体积相对较大、驱动精度较低的常规动力装置，以满足更多的驱动需求。精密驱动器的研制早在上个世纪就有学者开始研究，经过几十年来诸多研究学者的不断积累，已经相继出现了多种形式的精密驱动器。这些驱动器多是基于各种微观物理效应背景而诞生的，都具备各自的特点和适宜应用场合。相比之下，压电驱动器是一种基于逆压电效应的新型驱动方式，以其高抗磁干扰性、响应频率宽、输出力大和定位精度优良等特点，一直是精密驱动器研究的热门方向，目前已经被广泛应用在原位测试、细胞穿透、光纤对接与拉伸和显微聚焦等领域。逆压电效应能够实现电能与机械能的转换，压电驱动器基于此特性 ,完成运动的输出与控制。摩擦惯性式压电驱动装置具有优良的综合性能。但惯性驱动过程中的有位移回退这一缺点，极大的限制了此类驱动器在精密驱动领域的发展，因此对压电驱动器进行结构的创新设计仍是很有必要的。 为了解决粘滑式压电驱动器的回退问题，提高输出性能，研制了一种基于粘滑与冲击原理耦合的压电驱动器。将冲击原理的压电驱动器与粘滑式压电驱动器耦合，利用冲击动子的间歇惯性冲击位移补偿粘滑定子的回退位移，从而有效地抑制了粘滑式压电驱动器的回退，提高了驱动器整体的输出性能。

发明内容