[发明专利]一种微小型螺旋运动两栖仿生推进器及其驱动方法

权利要求书

1.一种微小型螺旋运动两栖仿生推进器，其特征在于，包括8N个形变单元、以及第一至第四弹性拉绳，N为大于等于1的自然数；

所述形变单元包含第一至第二接头、压电双晶片、以及第一至第四导向片，其中，所述压电双晶片呈矩形，其内晶片均沿厚度方向极化且极化方向相同；所述第一接头、第二接头均呈板状，压电双晶片两端分别和第一接头、第二接头的一端固连；所述第一接头、第二接头的另一端均设有V形凹槽，且第一接头、第二接头在其V形凹槽两侧均设有安装通孔；所述第一、第二导向片分别穿过第一接头在其V形凹槽两侧的安装通孔并在其中点处和第一接头垂直固连，所述第三、第四导向片分别穿过第二接头在其V形凹槽两侧的安装通孔并在其中点处和第二接头垂直固连；所述第一至第四导向片在其两端在压电双晶片长度方向上均设有平行于所述压电双晶片的导向通孔；

所述8N个形变单元依次相连，相邻形变单元的压电双晶片相互垂直，且上一个形变单元第二接头V形凹槽的底部和下一个形变单元第一接头V形凹槽的底部相抵；

令8N个形变单元中为奇数的形变单元为A组形变单元，排序为偶数的形变单元为B组形变单元，则A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片位于同一平面C，B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片位于同一平面D；平面C和平面D相互垂直将空间分割为第一至第四区间；

所述第一弹性拉绳一端和第一个形变单元在第一区间中的导向通孔固连，另一端依次穿过第二个至第8N-1个形变单元在第一区间中的导向通孔后和所述第8N个形变单元在第一区间中的导向通孔固连，呈拉伸状；

所述第二弹性拉绳一端和第一个形变单元在第二区间中的导向通孔固连，另一端依次穿过第二个至第8N-1个形变单元在第二区间中的导向通孔后和所述第8N个形变单元在第二区间中的导向通孔固连，呈拉伸状；

所述第三弹性拉绳一端和第一个形变单元在第三区间中的导向通孔固连，另一端依次穿过第二个至第8N-1个形变单元在第三区间中的导向通孔后和所述第8N个形变单元在第三区间中的导向通孔固连，呈拉伸状；

所述第四弹性拉绳一端和第一个形变单元在第四区间中的导向通孔固连，另一端依次穿过第二个至第8N-1个形变单元在第四区间中的导向通孔后和所述第8N个形变单元在第四区间中的导向通孔固连，呈拉伸状；

所述8N个形变单元中第i个、第3i个形变单元中压电双晶片的极化方向相同，第5i个、第7i个形变单元中压电双晶片的极化方向和第i个形变单元中压电双晶片的极化方向相反，第2i个、第4i个形变单元中压电双晶片极化方向相同，第6i个、第8i个形变单元中压电双晶片的极化方向和第2i个形变单元中压电双晶片的极化方向相反，i为大于等于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的微小型螺旋运动两栖仿生推进器的驱动方法，其特征在于，包含如下步骤：

采用第一信号激励A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片，采用第二信号激励B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片，所述第一信号、第二信号同频同幅且相位差为π/2；

当T=0或T=2π时，B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为最大正电位，A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为零电位，此时第2i个、第6i个压电双晶片位于最大弯曲状态，第4i个、第8i个电双晶片位于最大反向弯曲状态，A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片位于平衡状态；

当T=π/2时，A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为最大正电位，B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为零电位，此时第i个、第5i个压电双晶片位于最大弯曲状态，第3i个、第7i个压电双晶片位于最大反向弯曲状态，B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片位于平衡状态；

当T=π时，B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为最大负电位，A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为零电位，此时第2i个、第6i个压电双晶片位于最大反向弯曲状态，第4i个、第8i个电双晶片位于最大弯曲状态，A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片位于平衡状态；

当T=3π/2时，A组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为最大负电位，B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片上为零电位，此时第i个、第5i个压电双晶片位于最大反向弯曲状态，第3i个、第7i个压电双晶片位于最大弯曲状态，B组形变单元中各个形变单元的压电双晶片位于平衡状态；

第一信号、第二信号不断变化，各个压电双晶片的振动方式也不断改变，仿生推进器在相差90°的两个平面上分别形成两组在空间以及时间上相差90°的驻波，在某一平面两组驻波叠加形成行波，两个平面上的行波叠加形成空间上的螺旋运动；

如需实现反向螺旋运动，调整第一信号、第二信号使其相位差为-π/2即可。