[发明专利]摩擦非对称与惯性质量耦合的冲击驱动器及耦合驱动方法

权利要求书

1.一种摩擦非对称与惯性质量耦合的冲击驱动器，其特征在于：该驱动器由滑轨组(1)、柔性驱动单元(2)、惯性质量块(3)、导向单元(4)及基座(5)组成；所述的柔性驱动单元(2)由非对称柔性铰链(2.1)、压电叠堆(2.2)和预紧楔块(2.3)组成；所述的非对称柔性铰链(2.1)包括菱形柔性机构(2.1.1)、厚端沉头孔(2.1.2)、厚壁柔性足(2.1.3)、薄壁柔性足(2.1.4)、薄端沉头孔(2.1.5)和螺纹孔(2.1.6)，所述的压电叠堆(2.2)和预紧楔块(2.3)以过盈配合的方式内嵌于菱形柔性机构(2.1.1)中；所述的厚壁柔性足(2.1.3)和薄壁柔性足(2.1.4)分别由摩擦足置于宽度不同的两端固定梁中点形成，并按照厚壁柔性足(2.1.3)、菱形柔性机构(2.1.1)、薄壁柔性足(2.1.4)的顺序沿正y向分布，非对称柔性铰链(2.1)整体以菱形柔性机构(2.1.1)y向的中心线a-a为轴呈轴对称分布；所述的螺纹孔(2.1.6)设置于两个薄壁柔性足(2.1.4)之间，所述的惯性质量块(3)通过螺钉安装于螺纹孔(2.1.6)中；所述的导向单元(4)包括薄端直线导轨(4.1)、薄端滑块(4.2)、厚端直线导轨(4.3)和厚端滑块(4.4)，薄端直线导轨(4.1)和厚端直线导轨(4.3)均设置于基座(5)凸台上，薄端滑块(4.2)和厚端滑块(4.4)分别在薄端直线导轨(4.1)和厚端直线导轨(4.3)上运动，并分别通过螺钉与非对称柔性铰链(2.1)上的薄端沉头孔(2.1.5)和厚端沉头孔(2.1.2)连接；驱动器中运动部分按照导向单元(4)、柔性驱动单元(2)、惯性质量块(3)的顺序依次沿正z向分布；所述的滑轨组(1)由一对滑轨组成，分别通过螺钉与基座(5)连接，并设置于基座(5)两侧，厚壁柔性足(2.1.3)和薄壁柔性足(2.1.4)以相同的预紧变形量内置于两个滑轨组(1)间。

2.根据权利要求1所述的一种摩擦非对称与惯性质量耦合的冲击驱动器的耦合驱动方法，其特征在于：包括以下步骤：

①将驱动器中的柔性驱动单元(2)以过盈配合的方式安装于滑轨组(1)间，厚壁柔性足(2.1.3)和薄壁柔性足(2.1.4)均受到滑轨组(1)挤压而产生相同的预紧变形量，由于两对柔性足的刚度不同，导致厚壁柔性足(2.1.3)与滑轨组(1)间的摩擦力大于薄壁柔性足(2.1.4)；

②将惯性质量块(3)通过螺钉安装于非对称柔性铰链(2.1)中薄壁柔性足(2.1.4)一侧的螺纹孔(2.1.6)中；

③给压电叠堆(2.2)施加对称性为80％-100％的锯齿型激励信号：当电压缓慢增大时，压电叠堆(2.2)缓慢伸长，拉伸菱形柔性机构(2.1.1)，厚壁柔性足(2.1.3)由于摩擦力较大而保持静止状态，菱形柔性机构(2.1.1)将推动薄壁柔性足(2.1.4)和连接的惯性质量块(3)缓慢沿y向前进；当电压迅速减小时，压电叠堆(2.2)迅速收缩，薄壁柔性足(2.1.4)产生回退，厚壁柔性足(2.1.3)将在薄壁柔性足(2.1.4)与滑轨组(1)间摩擦力和惯性质量块(3)产生惯性力的耦合作用下，实现大幅度步进运动；

④调节激励信号的对称性至0％-20％，即可实现驱动器输出方向的改变；调节激励信号的幅值或惯性质量块(3)的质量大小，即可实现驱动器输出步距的调控；配合调节激励信号的频率，即可实现驱动器输出速度的调控。