[发明专利]一种基于压电精密驱动的直线双向作动器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更确切的说，是一种基于压电精密驱动的直线双向作动器及其工作方法。

背景技术

随着现代医学技术的发展，精准外科越来越受到广泛的关注。有别于经验主导的粗放式的传统外科，精准外科的实现依托于现代科技，尤其是高科技的精密医疗器械。通过医疗器械的辅助精准定位，确定病灶的准确位置从而进行有针对性的治疗。这样不仅可减少医疗资源的浪费，还可以减轻患者的痛苦。

现有医疗器械一般采用作动器作为实施主动控制的部件进行定位，该部件随着医学应用的需要越来越趋于微型化、高精密度。现有的应用于医疗器械上的压电陶瓷作动器、电致伸缩作动器、磁致伸缩作动器和形状记忆合金作动器等，他们大多结构复杂且多为旋转型作动器，难以微型化。

上述作动器中，压电陶瓷作动器采用压电精密驱动技术，相对于采用其他技术的作动器具有易于微型化以及无电磁干扰等优势，非常适合作为驱动部件用于精密医疗器械中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种易于微型化、结构简单、易于加工、功能齐全、操作方便、应用面广的基于压电精密驱动的直线双向作动器及其工作方法，发明的作动器属于压电陶瓷作动器。

本发明采用如下技术方案：

一种基于压电精密驱动的直线双向作动器，包括：第一磷青铜基体、安装于第一磷青铜基体上的第一压电陶瓷片、连接第一磷青铜基体和第二磷青铜基体的连接杆、安装于第二磷青铜基体上的第二压电陶瓷片。

所述第一磷青铜基体的下部开有沟槽，形成第一磷青铜基体的双足。

所述第二磷青铜基体的下部开有沟槽，形成第二磷青铜基体的双足。

所述第一压电陶瓷片非对称地安装在所述第一磷青铜基体上端面，所述第二压电陶瓷片非对称地安装在所述第二磷青铜基体上端面。

优选地，连接杆为刚性杆。

优选地，所述第一磷青铜基体与所述第二磷青铜基体的两侧分别由一根连接杆连接，且连接杆不连接在第一磷青铜基体的双足或第二磷青铜基体的双足上。

优选地，所述第一磷青铜基体下部的第一磷青铜基体的双足和所述第二磷青铜基体下部的第二磷青铜基体的双足均有倾角，第一磷青铜基体的双足倾角倾斜方向相同，第二磷青铜基体的双足倾角倾斜方向相同。

优选地，所述第一磷青铜基体和所述第二磷青铜基体均为非对称结构。

优选地，所述第一磷青铜基体与第二磷青铜基体的结构相同、布置方向相反。

优选地，所述第一压电陶瓷片紧贴所述第一磷青铜基体的上端边缘安装，并远离所述第一磷青铜基体和第二磷青铜基体的相对端；所述第二压电陶瓷片紧贴所述第二磷青铜基体上端边缘安装，并远离所述第一磷青铜基体和第二磷青铜基体的相对端。

优选地，所述第一磷青铜基体下部开有直角梯形槽，第一磷青铜基体位于所述直角梯形槽直槽面一端的端面开斜切面，所述直角梯形槽与第一磷青铜基体的两端面形成第一磷青铜基体的双足；所述第二磷青铜基体下部开有直角梯形槽，第二磷青铜基体位于所述直角梯形槽直槽面一端的端面开斜切面，所述直角梯形槽与第一磷青铜基体的两端面形成第二磷青铜基体的双足。第一磷青铜基体位于第一磷青铜基体下方直角梯形槽斜槽面一端的端面与第二磷青铜基体位于第二磷青铜基体下方直角梯形槽斜槽面一端的端面相对。

一种基于压电精密驱动的直线双向作动器的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，第一压电陶瓷片在正余弦电压的作用下，使第一磷青铜基体双足产生同向的高频摆动，由于其双足具有一定角度的倾角，结构不对称，使第一磷青铜基体产生定向移动，通过连接杆带动整个作动器定向移动；

步骤2，第二压电陶瓷片在正余弦电压的作用下，使第二磷青铜基体双足产生同向的高频摆动，由于其双足具有一定角度的倾角，结构不对称，且第二磷青铜基体布置方向与第一磷青铜基体相反，故产生与步骤 1 相反方向的移动，通过连接杆带动整个作动器定向移动；

步骤3，通过给第一压电陶瓷片加正余弦电压，使整个作动器如步骤 1进行运动，通过给第二压电陶瓷片加正余弦电压，使整个作动器如步骤 2进行与步骤 1相反方向的运动；

步骤4，根据操作者需要，通过控制给第一压电陶瓷片或者第二压电陶瓷片加正余弦电场来控制作动器的移动，并通过对作动器位置实时监测，以达到精准定位。

本发明的有益效果在于：