多自由度超声电机设计与转子支持机构研究

"多自由度超声波电机及其转子支持机构研究 (2010年)" 本文主要探讨了多自由度超声波电机的设计、构造和应用，特别关注了其在机器关节，尤其是机器手指关节中的应用。作者是张小凤和张光斌，来自陕西师范大学物理学与信息技术学院及陕西省超声学重点实验室。 超声电机是一种利用压电效应将电能转化为机械振动的设备，而多自由度超声波电机则进一步拓展了这一概念，允许电机在多个轴线上进行独立控制的运动，从而实现更复杂的运动模式。在本文中，研究人员应用有限元方法来设计电机，这种方法可以精确模拟和优化结构，确保电机性能的高效和稳定。 电机的定子由两个关键部分组成：一个压电多层纵振子和一个夹心式弯曲振动换能器。多层振子由多层压电材料构成，能够在较低电压下产生显著的竖直方向振动位移，这为电机提供了垂直运动的能力。而夹心式弯曲振子由两个纵向振动的压电片和四个铜电极组装而成，当在这些压电片上施加具有特定相位差的电压信号时，能够产生两个互相正交的弯曲振动，实现了水平方向的运动。 通过激发定子的三种不同振动模式，可以驱动定子表面的转子实现多自由度转动。这种设计使得电机能够在多个轴线上同时或独立工作，适应复杂的运动需求，例如在机器手指关节中，可以实现更自然和灵活的动作。 为了实现转子的有效支持，作者提出了一种正交轴承法转子支持机构。这种机构设计允许转子在多个自由度上自由转动，同时保持必要的稳定性，以满足机器手指关节的高精度运动要求。测试结果显示，采用这种支持机构和多自由度超声电机作为驱动源，可以显著增加机器手指关节的运动自由度，提升了机器人操作的灵活性和功能性。 关键词：多自由度、超声电机、多层振子、机器手指关节、正交轴承法转子支持机构 这篇论文属于自然科学领域的研究，具体分类在TB559（机械工程）和TM359.6（电机与电器），并且被标记为A类文献，代表其在学术领域内的重要性和创新性。研究结果对超声电机技术的发展以及机器人手指关节的运动控制有着重要的理论和实践意义。