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ATA-2042高壓放大器在快速旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器研究中的應(yīng)用

作者:Aigtek 閱讀數(shù):0 發(fā)布時間:2024-03-21 17:47:07

  實驗名稱:快速旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器研究

  實驗?zāi)康模禾岢鲆环N基于壓電振動驅(qū)動的新型可旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器,通過理論和有限元模擬分析了該驅(qū)動器在激勵力作用下的受力及運(yùn)動機(jī)理,研究了施加激勵力的幅值與角頻率對驅(qū)動旋轉(zhuǎn)性能的影響,并通過實驗驗證了有限元仿真結(jié)果。

  測試設(shè)備:ATA-2042高壓放大器、信號發(fā)生器、數(shù)碼攝像機(jī)、二維升降臺等。

  軟體驅(qū)動器是一種柔軟、可實現(xiàn)大變形的驅(qū)動系統(tǒng),區(qū)別于一般由電機(jī)、軸承、齒輪、鉸鏈等剛性構(gòu)件組成的傳統(tǒng)剛性驅(qū)動器.軟體驅(qū)動器通常由軟材料制作而成,理論上具有無限自由度、承受大變形、連續(xù)變形、柔順接觸等優(yōu)點。因此,軟體驅(qū)動器在易碎物體的抓取及搬運(yùn)、復(fù)雜非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下運(yùn)動等方面具有明顯的優(yōu)勢。

  從無肢動物獲得靈感,提出一種基于壓電振動驅(qū)動的新型可旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器,通過理論和有限元模擬分析了該驅(qū)動器在激勵力作用下的受力及運(yùn)動機(jī)理,研究了施加激勵力的幅值與角頻率對驅(qū)動旋轉(zhuǎn)性能的影響,并通過實驗驗證了有限元仿真結(jié)果。

  實驗中先搭建轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器,采用振動源及軟體剛毛結(jié)構(gòu)組成,合理的振動源可以為該驅(qū)動器提供適宜的激勵力。實驗需要一種可以產(chǎn)生高頻振動的振動源,且需具有一定的驅(qū)動力。

  振動驅(qū)動的剛毛機(jī)器人通過壓電雙晶片產(chǎn)生的振動驅(qū)動剛毛上下運(yùn)動,由于剛毛傾斜排列,上下振動過程中會與地面產(chǎn)生非對稱摩擦力(向前摩擦力大于向后摩擦力),驅(qū)動機(jī)器人朝一個方向推進(jìn)。本文中將陣列傾斜剛毛沿圓周方向布置,當(dāng)旋轉(zhuǎn)軟體結(jié)構(gòu)的圓端面受到均勻分布的周期性激勵力時,該結(jié)構(gòu)會沿著剛毛傾斜方向產(chǎn)生摩擦力,從而可以提供旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力。

  搭建旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器實驗平臺,電壓放大器先將信號發(fā)生器發(fā)出的激勵信號進(jìn)行放大,然后將激勵信號施加在驅(qū)動器上。為了測量驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)角度,在驅(qū)動器上標(biāo)明箭頭,并將其置于坐標(biāo)紙上,該坐標(biāo)紙的每小格夾角為15°。使用數(shù)碼相機(jī)同步拍攝驅(qū)動器的運(yùn)動過程,然后根據(jù)驅(qū)動器轉(zhuǎn)過一周所需時間計算驅(qū)動器的旋轉(zhuǎn)速度。

  通過運(yùn)動建模和數(shù)值模擬對旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器進(jìn)行了運(yùn)動機(jī)理分析,并通過實驗對其旋轉(zhuǎn)性能進(jìn)行了研究,該驅(qū)動器通過壓電雙晶片產(chǎn)生振動驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軟體結(jié)構(gòu)的剛毛周期性下彎和上彈運(yùn)動,在剛毛向下彎曲運(yùn)動過程中產(chǎn)生的靜摩擦力大于剛毛向上彈起運(yùn)動過程中產(chǎn)生的滑動摩擦力,從而產(chǎn)生了凈驅(qū)動力,進(jìn)一步在高頻激勵力作用下實現(xiàn)快速旋轉(zhuǎn)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器施加電壓VP-P為400V、頻率為1400Hz時,其旋轉(zhuǎn)速度可達(dá)到118.3r/min,此類旋轉(zhuǎn)軟體驅(qū)動器有望在高性能移動機(jī)器人、機(jī)械手及人工關(guān)節(jié)等設(shè)計開發(fā)中有所應(yīng)用。

  電壓放大器推薦:ATA-2042

ATA-2042高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

  圖:ATA-2042高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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