本實(shí)用新型屬于精密機(jī)械驅(qū)動領(lǐng)域。應(yīng)用于微型機(jī)器人驅(qū)動、微小型機(jī)械等方面。

背景技術(shù)：

近年來，隨著微納米技術(shù)的迅猛發(fā)展，在生物醫(yī)學(xué)工程、精密機(jī)械、機(jī)器人、計(jì)算機(jī)、自動控制、精密測量、精密器件微制造、超精密加工等技術(shù)領(lǐng)域?qū)ξ⑿⌒蜋C(jī)械的驅(qū)動技術(shù)的需求日益增多。傳統(tǒng)精密驅(qū)動主要采用機(jī)械式，如精密絲杠副及滾動滑動導(dǎo)軌、精密螺旋楔塊機(jī)構(gòu)等，但由于存在間隙、摩擦、爬行等問題，其精度很難滿足要求，在這種條件下發(fā)展出許多新型的驅(qū)動方式，例如靜電吸引式、電磁式、磁致伸縮式、形狀記憶合金式以及壓電式等。

壓電驅(qū)動的工作原理主要是應(yīng)用壓電材料的逆壓電效應(yīng)，即當(dāng)壓電體受電場作用時會產(chǎn)生形變，與其他方式相比具有機(jī)電轉(zhuǎn)化系數(shù)高、無電磁干擾、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而柔性壓電纖維可以使用在曲面結(jié)構(gòu)上，在新型智能材料方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

另一方面慣性式壓電驅(qū)動裝置因其在工作行程、分辨率、工作頻率、運(yùn)動速度、頻率響應(yīng)、制造成本、受壓電元件滯環(huán)蠕變影響程度等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，已經(jīng)發(fā)展成為壓電精密驅(qū)動的一個重要部分?，F(xiàn)有的壓電慣性驅(qū)動裝置多采用非對稱電信號作為激勵信號，但這種驅(qū)動裝置有信號不易于產(chǎn)生、機(jī)構(gòu)不容易控制、有較大回退運(yùn)動等缺點(diǎn)。鑒于目前壓電慣性驅(qū)動裝置所存在的問題，本實(shí)用新型提出一種基于壓電纖維的慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，通過控制質(zhì)量塊產(chǎn)生的慣性沖擊力，使壓電驅(qū)動裝置產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、器件可靠性高、無電磁干擾、激勵信號易于產(chǎn)生和控制、裝置可控性好等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所需要解決的技術(shù)問題是：壓電纖維在電信號的激勵下，驅(qū)動金屬板帶動質(zhì)量塊轉(zhuǎn)動，利用過程中產(chǎn)生的慣性力實(shí)現(xiàn)裝置整體的轉(zhuǎn)動。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

所述的壓電纖維1(2)與金屬板1(3)、壓電纖維2(4)與金屬板2(5)均采用導(dǎo)電膠粘接。

所述的金屬板1(3)和金屬板2(5)需加工出一定弧度，從而使其具有更好的力學(xué)性能，端部加工成螺紋柱以便連接質(zhì)量塊1(1)、質(zhì)量塊2(6)。同時質(zhì)量塊1(1)和質(zhì)量塊2(6)均有對應(yīng)螺紋孔。

對所述的壓電驅(qū)動裝置通入激勵信號，壓電纖維伸長變形，驅(qū)動金屬板帶動質(zhì)量塊順時針迅速轉(zhuǎn)動，然后改變電信號，金屬板復(fù)原，質(zhì)量塊逆時針移動，利用此過程中質(zhì)量塊所產(chǎn)生的慣性沖擊力，實(shí)現(xiàn)裝置逆時針轉(zhuǎn)動。

對所述的壓電驅(qū)動裝置通入激勵信號，壓電纖維(2)伸長變形，驅(qū)動金屬板帶動質(zhì)量塊緩慢順時針轉(zhuǎn)動，然后改變電信號，金屬板快速復(fù)原，質(zhì)量塊逆時針迅速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生順時針方向的慣性沖擊力，實(shí)現(xiàn)裝置整體順時針轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明所述的基于壓電纖維的慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置通過金屬板和壓電纖維相粘接的設(shè)計(jì)，有效減弱了結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，克服了裝置不容易控制的缺點(diǎn)。金屬板具有一定的弧度，不是平板，與壓電纖維粘接，提高了質(zhì)量塊的速度，利于儲存動能。實(shí)現(xiàn)了裝置定向轉(zhuǎn)動的目的。

附圖說明

圖1為基于壓電纖維的慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為基于壓電纖維的慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的順時針運(yùn)動示意圖；

圖3為基于壓電纖維的慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的逆時針運(yùn)動示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型涉及一種基于壓電纖維的慣性旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置，是一種利用壓電纖維的逆壓電效應(yīng)和慣性驅(qū)動原理驅(qū)動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動的新型驅(qū)動裝置。如圖1所示，金屬板1(3)兩端分別連接質(zhì)量塊1(1)和支柱(7)，金屬板2(5)兩端分別連接質(zhì)量塊2(6)和支柱(7)，質(zhì)量塊1(1)和質(zhì)量塊2(6)在運(yùn)動的過程中產(chǎn)生慣性力。動力源是兩片具有柔性的壓電纖維，預(yù)彎曲呈一定弧度的金屬板與壓電纖維粘接并在一端連接質(zhì)量塊，整體構(gòu)成致動器。壓電纖維與金屬板之間采用導(dǎo)電膠并聯(lián)粘接。金屬板1(3)、金屬板2(5)加工出一定弧度，端部加工成螺紋柱以便連接質(zhì)量塊1(1)、質(zhì)量塊2(6)和支柱(7)，質(zhì)量塊1(1)、質(zhì)量塊2(6)和支柱(7)具有對應(yīng)的螺紋孔。底板(9)和支柱(7)用來穩(wěn)定致動器，兩者通過滾動軸承(8)連接。金屬板在粘接壓電纖維時應(yīng)有適當(dāng)?shù)念A(yù)變形，達(dá)到增大質(zhì)量塊行程，從而利于儲存動能的目的。

壓電纖維在電信號激勵下伸長變形，金屬板帶動質(zhì)量塊順時針迅速轉(zhuǎn)動，相應(yīng)產(chǎn)生逆時針方向的慣性沖擊力，裝置整體逆時針轉(zhuǎn)動，然后改變輸入的電信號，金屬板復(fù)原，質(zhì)量塊逆時針移動，裝置恢復(fù)到原來的狀態(tài)，完成一個運(yùn)動周期。重復(fù)上述過程可以實(shí)現(xiàn)裝置整體逆時針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動。改變通入的電信號形式，壓電纖維伸長變形，驅(qū)動金屬板帶動質(zhì)量塊順時針緩慢轉(zhuǎn)動，然后改變電信號，金屬板快速復(fù)原，質(zhì)量塊1(1)逆時針迅速轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生沿順時針方向的慣性沖擊力，裝置整體順時針轉(zhuǎn)動，完成一個運(yùn)動周期。重復(fù)上述過程可以實(shí)現(xiàn)裝置整體順時針連續(xù)轉(zhuǎn)動。