[发明专利]一种爬行式压电精密驱动装置

权利要求书

1.一种爬行式压电精密驱动装置，包括两组压电驱动单元I和II、动子(5)、预紧楔块I、II(2、8)、预紧螺钉I、II(1、9)、底座(10)，其特征在于：所述精密驱动装置利用寄生惯性原理实现微纳米级仿生爬行式直线精密驱动；所述压电驱动单元I包括压电叠堆I(3)、非对称三角形柔性铰链机构I(4)，压电驱动单元II包括压电叠堆II(7)、非对称三角形柔性铰链机构II(6)，压电叠堆I、II(3、7)分别设置在非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)内，压电叠堆I(3)驱动非对称三角形柔性铰链机构I(4)伸长，压电叠堆II(7)驱动非对称三角形柔性铰链机构II(6)伸长，通过控制驱动压电叠堆I、II(3、7)之间的时序实现非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)和动子(5)之间的仿生爬行式运动，进而驱动动子(5)的直线精密运动；所述动子(5)采用带有滑块的高精度直线导轨，导轨通过螺钉固定在底座(10)上，用以实现高精度的直线运动；非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)通过螺钉安装在底座(10)上；压电叠堆I、II(3、7)可通过预紧楔块I、II(2、8)进行预紧；通过预紧螺钉I、II(1、9)可调节非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)与动子(5)之间的初始预紧力；所述非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)采用弹簧钢、高强度铝合金材料制造，通过两个薄壁柔性铰链连接，组成非对称形式的三角形结构。

2.根据权利要求1所述的爬行式压电精密驱动装置，其特征在于压电叠堆I、II(3、7)的主输出方向与动子(5)运动方向垂直布置，且非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)的受力方向与压电叠堆I、II(3、7)的主输出方向一致。

3.根据权利要求1所述的爬行式压电精密驱动装置，其特征在于采用非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)的寄生惯性驱动原理，单个压电叠堆I、II(3、7)分别得电时分别推动非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)分别产生两个方向的复合力，一个方向的力作为驱动力推动动子(5)做直线运动，另一个方向的力向上顶紧动子(5)施加预紧力。

4.根据权利要求1所述的爬行式压电精密驱动装置，其特征在于通过对两组压电驱动单元I和II的时序控制，交替提供驱动电压；当压电叠堆I(3)通电后，通过非对称三角形柔性铰链机构I(4)的寄生惯性运动，推动动子(5)作直线移动；当压电叠堆I(3)将要失电时，压电叠堆II(7)带电；压电叠堆II(7)带电后，通过非对称三角形柔性铰链机构II(6)的寄生惯性运动，推动动子(5)继续作直线移动；当压电叠堆II(7)将要失电时，压电叠堆I(3)又带电；在这个过程中，压电叠堆I(3)失电回退至初始位置时，非对称三角形柔性铰链机构I(4)也回复初始状态；压电叠堆II(7)失电后迅速回退至初始位置时，非对称三角形柔性铰链机构II(6)也回复初始状态；两个非对称三角形柔性铰链机构I、II(4、6)分别在两个压电叠堆I、II(3、7)交替驱动下，做仿生爬行运动。