【摘 要】
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群机器人技术要求微小型机器人结构简单、紧凑,且控制便捷、成本低廉。现有液压、气动等驱动方式结构复杂、难以微小型化;电磁电机在微型化时效率大幅下降,工作能力低下。共
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群机器人技术要求微小型机器人结构简单、紧凑,且控制便捷、成本低廉。现有液压、气动等驱动方式结构复杂、难以微小型化;电磁电机在微型化时效率大幅下降,工作能力低下。共轴式双螺旋桨技术有转矩自平衡和节能高效的优点,在群机器人领域受到广泛关注。模态转换压电驱动方法采用单相驱动,控制简便。本课题利用模态转换基本原理构建了两种共轴双螺旋桨压电作动器,探索水下潜航器的驱动新方法。提出了一种偏心质量模态转换双转子压电作动器。实验表明贴片式原理样机较夹心式具有更高的功重比。驱动电压为200 Vpp时,贴片式两转子转速分别为3278 rpm和3162 rpm,堵转力矩分别为2.44 mN·m和2.40 mN·m,空载时启停响应时间均在15 ms以内,效率相比夹心式提升了10倍。提出了一种单模态驱动的斜条笼式双转子压电作动器。原理样机激励频率72.8 kHz、电压300 Vpp时,两转子转速可分别达1267 rpm和1203 rpm,堵转力矩分别达1.71 mN·m和1.75mN·m;激励频率72.6 kHz、电压400 Vpp时,压电作动器水下航行速度为106.01 mm/s;与偏心质量模态转换型双转子压电作动器相比,具有设计制造成本低的优点。试验表明,压电驱动方法可以用于微型AUV的驱动,由于内部无空腔,无需密封,可望解除深海高水压对驱动系统的制约。
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