压电陶瓷驱动微型机器人运动分析与仿真：高精度与全方位运动研究

本文档深入探讨了"压电陶瓷驱动微小型机器人的运动分析与仿真"这一主题，发表于2011年的第46卷第3期，由杜启亮、张勤等作者来自华南理工大学的多个学院共同完成。研究背景是针对桌面工厂对机器人在平面内需要实现大行程、高精度和全方位运动的需求。他们研发了一款基于压电陶瓷技术的微小型机器人，这种机器人利用stick-and-slip运动原理，即通过压电陶瓷和电磁铁的协同工作，能够在具有铁磁性的工作表面实现多种方向的移动，包括前进、后退、左右转向以及原地旋转。 在论文中，作者假设压电陶瓷驱动器在每次步进运动中都保持平行，对此进行了详细的运动学分析。他们研究了机器人四个支撑脚在一步运动中的坐标变化，从而推导出能够反映机器人位姿变化的运动学差分模型。通过计算，得出机器人在直线运动中的最大步长为0.0420毫米，而在旋转运动中最大的偏转角度为0.185°/步。这些参数展示了机器人在实际应用中的性能指标。 作者通过一系列实验，包括开环轨迹控制、点-点位姿控制和路径跟踪闭环控制，验证了这款机器人在桌面工厂环境中的可行性和实用性。这些实验结果表明，压电陶瓷驱动的微小型机器人在精密控制和灵活性方面具有显著优势，对于提高桌面工厂的自动化水平具有重要意义。 该研究的关键词包括"微小型机器人"、"压电陶瓷"以及"运动学分析"，反映出论文的核心关注点在于压电驱动技术在微型机器人领域的创新应用及其运动性能的精确控制。这篇论文不仅提供了理论分析，还为微小型机器人在工业生产中的实际应用提供了实用的策略和技术支持。