縱彎復合型多自由度超聲電機的研究.pdf

1、超聲電機(USM)是近年來發(fā)展起來的一種新型驅(qū)動器，其結(jié)構(gòu)簡單、功率密度大、低速大轉(zhuǎn)矩、定位精度高、響應速度快、斷電自鎖及無電磁干擾的特點，使得它能在眾多領域得到發(fā)展和應用。特別是多自由度超聲電機結(jié)構(gòu)靈活、運動形式多樣的特點，可滿足仿生運動球形關(guān)節(jié)、機器人眼球和柔性關(guān)節(jié)以及月球登陸車等領域?qū)Χ嘧杂啥闰?qū)動器的需求。目前國內(nèi)外對多自由度超聲電機的研究和應用尚屬探索階段，大多采用幾個振子單方向獨立驅(qū)動合成，振子間驅(qū)動作用存在相互阻礙和干擾，導

2、致電機輸出特性不夠理想。本課題的研究，可以為單振子多自由度超聲電機的研究提供新的思路，奠定理論基礎，拓寬超聲電機應用領域。
　　本文以驅(qū)動足作為研究對象，建立多自由度剛體驅(qū)動足驅(qū)動軌跡解析模型，對其振動輸入方式進行分析，得到三類輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動軸，實現(xiàn)驅(qū)動足的多自由度驅(qū)動。
　　提出十字正交聚能器結(jié)構(gòu)，以及以此為基礎延伸的多自由度縱彎復合型驅(qū)動器結(jié)構(gòu)，為研制單驅(qū)動足多自由度超聲電機奠定了基礎。
　　采用有限元分析軟件ANS

3、YS9.0，在剛體驅(qū)動足驅(qū)動軌跡解析模型的指導下，針對材質(zhì)為硬鋁驅(qū)動足進行振動形態(tài)仿真，建立了三類輸出轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動軸情況下典型驅(qū)動質(zhì)點驅(qū)動軌跡圖譜，對比分析各情況驅(qū)動效果一致性。
　　對驅(qū)動器結(jié)構(gòu)參數(shù)進行綜合分析，得到各參數(shù)對各振動模態(tài)特征頻率的影響趨勢，進行縱彎模態(tài)特征頻率簡并。對簡并后的驅(qū)動器進行瞬態(tài)響應分析及諧響應分析，在機電耦合狀態(tài)下，研究驅(qū)動質(zhì)點驅(qū)動效果一致性。
　　根據(jù)驅(qū)動器振動模態(tài)特征頻率簡并及有限元分析的結(jié)果，研