一种二自由度振型振动的驱动装置

1.本发明涉及驱动装置技术领域，特别是涉及一种二自由度振型振动的驱动装置。


背景技术：

2.传统的驱动方式为每个自由度均对应一个驱动器，如电机驱动、压电装置驱动和液压驱动等，难以实现单个装置驱动多个自由度。而在实际驱动的过程中，通常有多个自由度需要驱动，按照传统的方式需设置多个驱动装置，增加了结构的复杂性和制作成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种二自由度振型振动的驱动装置，能够利用一个驱动器同时驱动二自由度振型振动，进而降低振动驱动装置的结构复杂性和制作成本。
4.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
5.一种二自由度振型振动的驱动装置，包括：二自由度驱动输出模块、振动件和激振器；
6.所述振动件为线状结构；所述振动件的一端被固定连接；所述振动件的另一端与所述激振器连接；所述激振器用于带动所述振动件振动；
7.所述二自由度驱动输出模块设置在所述振动件处；所述二自由度驱动输出模块用于获取所述振动件两个自由度对应的第一驱动数据和第二驱动数据。
8.可选的，所述驱动装置还包括：激振控制单元；
9.所述激振控制单元分别与所述激振器和所述二自由度驱动输出模块连接；
10.所述激振控制单元用于存储有振动件振型实验数据；
11.所述激振控制单元还用于根据第一驱动数据、第二驱动数据和振动件振型实验数据，确定激振器运行参数；
12.所述激振器用于根据所述运行参数运行并带动所述振动件振动。
13.可选的，所述运行参数包括振幅和频率。
14.可选的，所述二自由度驱动输出模块包括第一驱动输出单元和第二驱动输出单元；
15.所述第一驱动输出单元设置在所述振动件的中点处；所述第一驱动输出单元用于获取所述振动件的中点处的第一驱动数据；
16.所述第二驱动输出单元设置在所述振动件的任一个三等分点处；所述第二驱动输出单元用于获取所述振动件的三等分点处的第二驱动数据。
17.可选的，所述第一驱动输出单元包括第一从动件、第一弹簧和第一阻尼器；
18.所述第一弹簧的一端被固定连接；所述第一弹簧的另一端与所述第一从动件连接；所述第一从动件在所述振动件的中点处与所述振动件连接；所述第一从动件随所述振动件的中点振动而移动；所述第一弹簧随所述第一从动件移动而伸缩；
19.所述第一阻尼器与所述第一弹簧并联；所述第一阻尼器用于根据所述第一弹簧的
伸缩量确定第一驱动数据。
20.可选的，所述振动件的刚度大于第一驱动输出单元中第一从动件的刚度、第一弹簧的刚度和第一阻尼器的刚度之和；
21.所述振动件的质量大于第一驱动输出单元中第一从动件的质量、第一弹簧的质量和第一阻尼器的质量之和。
22.可选的，所述第二驱动输出单元包括第二从动件、第二弹簧和第二阻尼器；
23.所述第二弹簧的一端被固定连接；所述第二弹簧的另一端与所述第二从动件连接；所述第二从动件在所述振动件的任一个三等分点处于所述振动件连接；所述第二从动件随所述振动件的三等分点处振动而移动；所述第二弹簧随所述第二从动件移动而伸缩；
24.所述第二阻尼器与所述第二弹簧并联；所述第二阻尼器用于根据所述第二弹簧的伸缩量确定第二驱动数据。
25.可选的，所述振动件的刚度大于第二驱动输出单元中第二从动件的刚度、第二弹簧的刚度和第二阻尼器的刚度之和；
26.所述振动件的质量大于第二驱动输出单元中第二从动件的质量、第二弹簧的质量和第二阻尼器的质量之和。
27.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
28.本发明的二自由度振型振动的驱动装置，通过设置二自由度驱动输出模块，可以采用单一驱动装置，来实现两个自由度的驱动。原因在于在不同振型下结构上的同一点的位移表现不同，当存在一方为零而另一方不为零时即可在该点实现一个自由度的驱动，故可实现两个自由度的驱动。此外，本发明结构简单，成本低。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明实施例1中二自由度振型振动的驱动装置整体结构示意图；
31.图2为本发明实施例1中二自由度振型振动的驱动装置部分结构示意图；
32.图3为本发明实施例1中二阶振型示意图；
33.图4为本发明实施例1中三阶振型示意图；
34.图5为本发明实施例1中二阶振型时二自由度振型振动的驱动装置运行图；
35.图6为本发明实施例1中三阶振型时二自由度振型振动的驱动装置运行图；
36.图7为本发明实施例1中激振控制单元原理图。
37.附图标记说明：
38.二自由度驱动输出模块-100、第一从动件-101、第一弹簧-102；第一阻尼器-103；振动件-201；激振器-202；激振控制单元-301。
具体实施方式
39.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.本发明的目的是提供一种二自由度振型振动的驱动装置，能够利用一个驱动器同时驱动二自由度振型振动，进而降低振动驱动装置的结构复杂性和制作成本。
41.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
42.实施例
43.如图2所示，驱动装置包括振动件201和激振器202。驱动装置可使振动件呈现出不同的振动形态。以振动件的二阶和三阶振型举例，二阶振型如图2所示。可以看出在振动件的中点处的位移始终为零，而在振动件的三等分点处的位移不为零。三阶振型如图3所示，可以看出在振动件的中点处的位移不为零，而在振动件的三等分点出的位移为零。
44.本实施例根据上述不同的位移表现，在中点与三等分点处分别安装上驱动输出单元，即可实现装置的两自由度驱动，装置全结构图如下图1所示。
45.如图1所示，本实施例提供了一种二自由度振型振动的驱动装置，包括：二自由度驱动输出模块100、振动件201、激振器202和激振控制单元301(计算机)；振动件为线状结构；振动件的一端被固定连接；振动件的另一端与激振器连接；激振器用于带动振动件振动；二自由度驱动输出模块设置在振动件处；二自由度驱动输出模块用于获取振动件两个自由度对应的第一驱动数据和第二驱动数据。激振控制单元分别与激振器和二自由度驱动输出模块连接；激振控制单元用于存储有振动件振型实验数据；激振控制单元还用于根据第一驱动数据、第二驱动数据和振动件振型实验数据，确定激振器运行参数；激振器用于根据运行参数运行并带动振动件振动。运行参数包括振幅和频率。
46.具体的，二自由度驱动输出模块包括第一驱动输出单元和第二驱动输出单元；第一驱动输出单元设置在振动件的中点处；第一驱动输出单元用于获取振动件的中点处的第一驱动数据；第二驱动输出单元设置在振动件的任一个三等分点处；第二驱动输出单元用于获取振动件的三等分点处的第二驱动数据。
47.具体的，第一驱动输出单元包括第一从动件101、第一弹簧102和第一阻尼器103；第一弹簧的一端被固定连接；第一弹簧的另一端与第一从动件连接；第一从动件在振动件的中点处与振动件连接；第一从动件随振动件的中点振动而移动；第一弹簧随第一从动件移动而伸缩；第一阻尼器与第一弹簧并联；第一阻尼器用于根据第一弹簧的伸缩量确定第一驱动数据。振动件的刚度大于第一驱动输出单元中第一从动件的刚度、第一弹簧的刚度和第一阻尼器的刚度之和。振动件的质量大于第一驱动输出单元中第一从动件的质量、第一弹簧的质量和第一阻尼器的质量之和。
48.具体的，第二驱动输出单元包括第二从动件、第二弹簧和第二阻尼器；第二弹簧的一端被固定连接；第二弹簧的另一端与第二从动件连接；第二从动件在振动件的任一个三等分点处于振动件连接；第二从动件随振动件的三等分点处振动而移动；第二弹簧随第二从动件移动而伸缩；第二阻尼器与第二弹簧并联；第二阻尼器用于根据第二弹簧的伸缩量确定第二驱动数据。振动件的刚度大于第二驱动输出单元中第二从动件的刚度、第二弹簧的刚度和第二阻尼器的刚度之和；振动件的质量大于第二驱动输出单元中第二从动件的质
量、第二弹簧的质量和第二阻尼器的质量之和。
49.如图4所示，二自由度驱动输出模块中，从动件的运动规律取决于振动件的振动位移)，弹簧使从动件与振动件保持接触，阻尼器使从动件收到振动件冲击而产生的振动较快衰减，且3个部件的质量和刚度均远小于振动件，对振动件的振动尤其是振型的影响较小，可以近似忽略。若因实际情况该部件对结构振动的影响无法忽略时，也可采用后期修正的方式减小驱动误差。
50.所有驱动输出单元的从动件与振动件二三阶振型的节点接触且始终位于其上方，其中一个位于振动件的三等分点，另一个位于振动件的中点，弹簧和阻尼其连接在每一个所述从动件上，且每个从动件代表一个独立的自由度。所述振动件一端固定，另一端与所述激振器相连接。所述激振器由激振控制单元控制。激振控制单元中储存有振动件振型实验或仿真所得数据。激振控制单元的作用为通过内部储存数据和输入的驱动数据，通过计算输出相应的振幅和频率，并将振幅和频率信息传递给激振器。激振器的作用为接受激振控制单元传递来的振幅和频率，完成对振动件的激振作用，使振动件按照预设的振型振动。
51.如图5所示，当振动件以二阶振型振动时，位于中点的从动件没有位移指令，位于三等分点的从动件有位移指令。故在该振型下实现了三等分点处从动件所代表的自由度的驱动。如图6所示。当振动件以三阶振型振动时位于三等分点的从动件无位移指令，位于中点的从动件有位移指令。故在该振型下实现了中点处从动件所代表的自由度的驱动。通过对两个从动件位移的控制就完成了该装置的两自由度驱动。
52.当该装置工作时，激振控制单元中的软件运行流程如下图7所示。当其收到驱动指令时，通过对已经储存在计算机中的数据进行对比计算，输出相应的频率和振幅。
53.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
54.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。