纵弯复合多自由度超声电机的研究

赵学涛　陈维山　郝　铭

摘要：提出了一种新型单振子多自由度超声电机结构，由单一驱动足产生多自由度驱动轨迹，驱动转子多自由度运动，其输出端驱动质点运动轨迹的大小和方向可以通过两正交换能器的复合激励进行矢量控制，可以产生3种改变运动方向的正交椭圆轨迹，对十字交叉换能器做了模态分析，对纵振和弯振做了模态简并，建立了驱动足的运动轨迹方程，并分析了典型驱动方式下驱动足的运动轨迹，研制了一种基于单振子纵弯换能器驱动的多自由度球形超声电机，该电机具有结构紧凑、绝对输出力矩大、驱动简单等优点，从根本上解决了多振子驱动形式带来的各驱动振子之间的相互干扰和阻碍问题，实验测试样机绕X、Y轴旋转时，输出转距为0.97N·m。最高转速为11r／min，绕Z轴旋转时，输出转距为0.27N·m，最高转速为66r／min。