[实用新型]一种基于压电驱动的折叠式机械臂

权利要求书

1.一种基于压电驱动的折叠式机械臂，其特征在于，包含转盘、转盘驱动模块、连接块、M个支撑臂、N个连接臂、以及M+N-1个角度调节模块，M均为大于等于1的整数，N为大于等于2的整数；

所述转盘驱动模块用于驱动所述转盘转动；

所述连接块固定在转盘的上端面上；

所述支撑臂为两端开口的直线条状空心管，所述连接臂为两端开口的弧形条状空心管；

所述角度调节模块均包含第一压电作动器、第二压电作动器、连接轴、第一连接圆环、第二连接圆环、弹簧以及第一至第四轴承；

所述第一压电作动器、第二压电作动器均包含驱动圆环、连接杆、矩形梁、安装架、第一至第二扭振压电元件组、以及第一至第二弯振压电元件组；所述矩形梁为长方体，包含第一至第四侧面和两个端面，其中，第一侧面平行于第三侧面，第二侧面平行于第四侧面；所述连接杆为柱体，其一个端面和所述矩形梁的一个端面固连，另一个端面为弧面、和所述驱动圆环的侧面固连；所述连接杆、矩形梁同轴且轴线经过所述驱动圆环的中心，所述驱动圆环的两个端面和矩形梁的第一侧面平行；所述安装架包含对称设置在第二侧面中心、第四侧面中心的第一安装片、第二安装片，所述第一安装片、第二安装片上均设有通孔，用于固定旋转压电作动器；所述第一扭振压电元件组、第二扭振压电元件组对称设置在第一侧面中心、第三侧面中心，均包含第一至第四扭振压电元件，所述第一至第四扭振压电元件均和所述矩形梁粘接，形成田字格正方形，且相邻扭振压电元件的极化方向相反；所述第一扭振压电元件组、第二扭振压电元件组的扭振压电元件的极化方向相反；所述第一弯振压电元件组、第二弯振压电元件组对称设置在第一侧面、第三侧面上，均包含两个弯振压电元件；第一弯振压电元件组的两个弯振压电元件对称设置在所述第一扭振压电元件组的两侧、和所述矩形梁粘接，且极化方向相同；所述第一弯振压电元件组、第二弯振压电元件组中弯振压电元件的极化方向相同；所述驱动圆环的一个端面上周向均匀设有m个驱动齿，m为大于等于3的自然数；

所述第一连接圆环、第一压电作动器的驱动圆环、第二压电作动器的驱动圆环、第二连接圆环依次层叠，内壁分别通过第一至第四轴承和所述连接轴相连；第一压电作动器的驱动圆环上的驱动齿和所述第一连接圆环靠近第一压电作动器驱动圆环的端面相抵，第二压电作动器的驱动圆环上的驱动齿和所述第二连接圆环靠近第二压电作动器驱动圆环的端面相抵；所述弹簧套在连接轴上，一端和所述第一压电作动器的驱动圆环相抵、另一端和所述第二压电作动器的驱动圆环相抵；

所述第一个到第M个支撑臂、第一个到第N-1个连接臂的一端均设有用于和所述角度调节模块中第一压电作动器安装架、第二压电作动器安装架相连的固定架；

所述M个支撑臂、N个连接臂通过M+N-1个角度调节模块依次相连，形成手臂，其中，第一个到第M个支撑臂、第一个到第N-1个连接臂设有固定架的一端分别和其对应角度调节模块中的第一压电作动器安装架和第二压电作动器安装架固连，第二个到第M个支撑臂、第一个到第N-1个连接臂未设有固定架的一端分别和其对应角度调节模块的第一连接圆环、第二连接圆环固连；第一个支撑臂未设有固定架的一端和所述连接块固连，且第一个支撑臂和所述转盘上端面平行；第N个连接臂的一端和其对应的角度调节模块的第一连接圆环、第二连接圆环固连，另一端用于承载外部检测装置。

2.根据权利要求1所述的基于压电驱动的折叠式机械臂，其特征在于，所述转盘驱动模块包含转子、定子圆盘、承载轴承、以及第一至第三V形压电直线电机；

所述转子为下端开口的空心圆柱体；

所述定子圆盘设置在所述转子内，其中，定子圆盘上端面的中心和承载轴承的内圈固连、承载轴承的外圈和转子端面中心固连，定子圆盘和外界固定，转子能够相对定子圆盘自由转动；

所述第一至第三V形压电直线电机周向均匀设置在所述定子圆盘的下端面，且第一至第三V形压电直线电机的驱动足均和所述转子的内壁相抵，用于驱动转子转动；

所述转子的上端面和所述转盘的下端面同轴固连。

3.根据权利要求1所述的基于压电驱动的折叠式机械臂，其特征在于，所述固定架包含第一至第四固定片；所述第一至第四固定片上均设有通孔，分别和其对应角度调节模块中第一压电作动器的第一安装片、第一压电作动器的第二安装片、第二压电作动器的第一安装片、第二压电作动器的第二安装片通过螺栓固定。

4.根据权利要求1所述的基于压电驱动的折叠式机械臂，其特征在于，M取2，N取3。