[发明专利]一种机械内阻连续可调的高效率电静液作动器

摘要

本发明提供一种机械内阻连续可调的高效率电静液作动器，包括刚度可调能量转换驱动机构、液压系统、蓄能器及机械负载反馈机构。刚度可调能量转换驱动机构利用缠绕在GMM棒上的电磁线圈所产生的交变磁场来激励GMM棒产生磁致伸缩运动，并利用布置在GMM棒周围的偏置直流线圈根据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GMM棒的杨氏模量；机械负载反馈机构将检测出的位移和机械载荷来计算负载阻抗，产生偏置直流线圈所需的控制电压，实现机械内阻与负载阻抗匹配来达到最大能量传递效率。实施本发明，能使机械内阻连续可调并与负载阻抗自适应匹配，达到能量转换效率最优，从整体上解决传统电静液作动器中的频响和传动效率问题。

主权项

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。