双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法与流程

技术特征：

1.一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，其特征在于：该双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法由斜拉式定子组件（1）、动子组件（2）、滑动凸台（3）、微位移调节装置（4）和底座（5）组成；其中，所述两个以压电叠堆为驱动源的斜拉式定子组件（1）并联固定在底座（5）上，所述动子组件（2）安装在滑动凸台（3）上，所述滑动凸台（3）安装在底座（5）上，所述微位移调节装置（4）安装在底座（5）上；所述斜拉式定子组件（1）包括方形垫片（1-1）、铰链固定螺栓（1-2）、基米螺钉（1-3）、矩形结构铰链（1-4）和压电叠堆（1-5）；所述方形垫片（1-1）和基米螺钉（1-3）将压电叠堆（1-5）固定在矩形结构铰链（1-4）内；所述铰链固定螺栓（1-2）固定安装矩形结构铰链（1-4）；所述矩形结构铰链（1-4）可采用5025铝合金、6061铝合金、7075铝合金、Ti-35A钛合金或Ti-13钛合金材料；所述矩形结构铰链（1-4）两侧设置有几何形柔性铰链（1-4-1）；所述矩形结构铰链（1-4）后端部设置有铰链固定螺栓安装孔（1-4-2），通过铰链固定螺栓（1-2）与铰链安装螺纹孔（5-6）的螺纹连接将矩形结构铰链（1-4）直接固定在滑动凸台（3）上；所述矩形结构铰链（1-4）尾部设置有基米螺钉安装螺纹孔（1-4-3），基米螺钉（1-3）安装在基米螺钉安装螺纹孔（1-4-3）内；所述矩形结构铰链（1-4）设置有垫片限位槽（1-4-4）；所述矩形结构铰链（1-4）两侧设置有刚性连接梁（1-4-5），所述同侧的几何形柔性铰链（1-4-1）通过刚性连接梁（1-4-5）进行连接；所述矩形结构铰链（1-4）顶部设置有半圆形驱动足（1-4-6）；所述矩形结构铰链（1-4）前端部设置有斜拉式运动转换梁（1-4-7），所述斜拉式运动转换梁（1-4-7）由直梁（1-4-7-1）和斜梁（1-4-7-2）组成。

2.根据权利要求1所述一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，其特征在于：所述动子组件（2）为双列交叉滚柱导轨；所述动子组件（2）包括固定导轨（2-1）、外围装置安装螺纹孔（2-2）、活动导轨（2-3）、限位螺栓（2-4）、导轨安装孔（2-5）、导轨固定螺栓（2-6）和滚柱保持架组件（2-7）；所述外围装置安装螺纹孔（2-2）可与外围装置连接；所述滚柱保持架组件（2-7）分别与活动导轨（2-3）和固定导轨（2-1）接触；所述限位螺栓（2-4）安装在固定导轨（2-1）和活动导轨（2-3）两端；所述导轨安装孔（2-5）通过导轨固定螺栓（2-6）与导轨安装螺纹孔（3-1）螺纹连接将固定导轨（2-1）固定在滑动凸台（3）的导轨安装平面（3-2）上。

3.根据权利要求1所述一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，其特征在于：所述滑动凸台（3）包括导轨安装螺纹孔（3-1）、导轨安装平面（3-2）、微位移调节装置凹槽（3-3）、上限位螺钉（3-4）、支撑架（3-5）、上弹簧固定螺栓（3-6）和上滑动轨道（3-7）；所述导轨安装螺纹孔（3-1）与导轨固定螺栓（2-6）螺纹连接；所述导轨安装平面（3-2）固定安装动子组件（2）在滑动凸台（3）上；所述微位移调节装置凹槽（3-3）与顶端解耦球头（4-2）接触；所述上限位螺钉（3-4）安装在上滑动轨道（3-7）的两端；所述支撑架（3-5）与滑动凸台安装平面（5-3）接触；所述上弹簧固定螺栓（3-6）配合下弹簧固定螺栓（5-1）安装弹簧（5-2）；所述上滑动轨道（3-7）与球形滑动导轨（5-8）接触。

4.根据权利要求1所述一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，其特征在于：所述微位移调节装置（4）包括手动调节螺杆（4-1）和解耦球头（4-2）；所述手动调节螺杆（4-1）的外螺纹与微位移调节装置安装螺纹孔（5-12）的内螺纹进行螺纹连接配合；所述解耦球头（4-2）与微位移调节装置凹槽（3-3）接触。

5.根据权利要求1所述一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，其特征在于：所述底座（5）包括下弹簧固定螺栓（5-1）、弹簧（5-2）、滑动凸台安装平面（5-3）、铰链限位凸台（5-4）、铰链安装平面（5-5）、铰链安装螺纹孔（5-6）、下限位螺钉（5-7）、球形滑动导轨（5-8）、垫块（5-9）、底座安装孔（5-10）、下滑动轨道（5-11）和微位移调节装置安装螺纹孔（5-12）；所述下弹簧固定螺栓（5-1）配合上弹簧固定螺栓（3-6）安装弹簧（5-2）；所述滑动凸台安装平面（5-3）与支撑架（3-5）接触；所述铰链限位凸台（5-4）限定斜拉式定子组件（1）的安装位置；所述铰链安装平面（5-5）和铰链安装螺纹孔（5-6）固定安装斜拉式定子组件（1）；所述下限位螺钉（5-7）安装在下滑动轨道（5-11）的两端；所述球形滑动导轨（5-8）在上滑动轨道（3-7）与下滑动轨道（5-11）组成的滑轨内移动；所述垫块（5-9）可与其他外围装置进行接触；所述底座安装孔（5-10）可与其他外围装置进行固定安装；所述下滑动轨道（5-11）与球形滑动导轨（5-8）接触；所述微位移调节装置安装螺纹孔（5-12）与微位移调节装置（4）螺纹连接。

6.根据权利要求1所述一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法，其特征在于：所述几何形柔性铰链（1-4-1）可选用直圆形柔性铰链、直梁-倒角形铰链、椭圆形柔性铰链、V形柔性铰链、直圆-倒角形柔性铰链、直圆-椭圆形柔性铰链、双曲线形柔性铰链或抛物线形柔性铰链，所述直圆形柔性铰链的高度为a1，铰链厚度为b1，直圆半径为c1，其中b1<a1且2c1<a1；所述直梁-倒角形铰链的高度为a2，铰链厚度为b2，直梁长度为c2，其中b2<a2且c2<a2；所述椭圆形柔性铰链的高度为a3，椭圆短轴长为2b3，椭圆长轴长为2c3，铰链厚度为d3，其中b3、c3满足：x²/c3²+y²/b3²=1且(c3>b3>0)，d3<a3；所述V形柔性铰链的高度为a4，铰链厚度为b4，铰链宽度为c4，V形角的角度为d4，其中b4<a4，c4<a4且0^o<d4<180^o；所述直圆-倒角形柔性铰链的高度为a5，铰链厚度为b5，铰链宽度为c5，直圆半径为d5，其中b5<a5，c5<a5且d5<c5；所述直圆-椭圆形柔性铰链的高度为a6，柔性铰链厚度为c6，椭圆短轴长为2b6，椭圆长轴长为2d6，直圆半径为e6，其中b6、d6满足x²/b6²+y2/d6²=1且(b6>d6>0)，c6<a6，2e6<a6；所述抛物线形柔性铰链的高度为a7，抛物线的焦准距为b7，铰链宽度为c7，铰链厚度为d7，其中b7满足：y²=4b7x，c7<a7，d7<a7；所述双曲线形柔性铰链的高度为a8，铰链宽度为c8，双曲线实轴长为2b8，虚轴长为2d8，其中c8<a8且b8、d8满足：x²/b8²-y²/d8²=1；所述垫片限位槽（1-4-4）宽度为B，方形垫片（1-1）宽度为C，其中B=（C+1）mm；所述两个刚性连接梁（1-4-5）之间的距离为P，其中P的取值范围为10~15mm；所述半圆形驱动足（1-4-6）的厚度为N，其中N的取值范围为6~9mm，所述半圆形驱动足（1-4-6）端面相应涂有陶瓷类或玻璃纤维类摩擦材料；所述直梁（1-4-7-1）的长度为L，所述斜梁（1-4-7-2）的长度为Q，直梁（1-4-7-1）与斜梁（1-4-7-2）的夹角为Ɵ，其中L的取值范围为5~8mm，Q的取值范围为8~15mm，Ɵ的取值范围为20^o~70^o。

7.一种应用于上述权利要求1的双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法的驱动方法，其特征在于：所述驱动方法主要是在非对称电信号激励下，若同时将两组对称性为D1的电信号分别输入两个斜拉式定子组件（1），其中，对称性D1的取值范围为51~99%，可显著增大动子组件（2）的正向输出推力；若同时将两组对称性为D2的电信号分别输入两个斜拉式定子组件（1），其中，对称性D2的取值范围为1~49%，可显著增大动子组件（2）的反向输出推力；若同时将一组对称性为D1，另一组对称性为D2的电信号分别输入两个斜拉式定子组件（1），可实现动子组件（2）运动过程中的精确急停。

8.根据权利要求7所述一种双定子固定式压电惯性驱动器及其驱动方法的驱动方法，其特征在于：所述非对称电信号包括锯齿波电信号、幂函数波电信号、梯形波电信号、非对称方波电信号或其任意两种信号的组合。