尺蠖型超磁致伸缩旋转驱动器的静动态特性建模与实验

• 作者: 何忠波 刘国平 周景涛 柏果
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 工学
• 关键词: 超磁致伸缩 旋转驱动器 尺蠖型 直角柔性铰链
• 年，卷（期）: 2019,（10）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 2215-2223
• 页数: 9页
• 分类号: TH703.8
• 字数: 3191字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20192710.2215

摘要

为了满足大行程、高精度旋转运动的需求,以尺蠖型累积步进角位移为原理,设计了尺蠖型超磁致伸缩旋转驱动器.以超磁致伸缩棒为动力源、直角柔性铰链为回弹元件,通过施加特定时序的激励信号,使钳紧机构和驱动机构有效配合,实现了转子的步进式角位移输出.将直角柔性铰链简化为超静定梁进行了静动态特性分析,并建立了空间力学模型.搭建了实验测试系统,对超磁致伸缩旋转驱动器的输出性能、钳紧稳定性和输出角位移稳定性进行了实验测试.实验结果表明:在驱动电压为4.5 V、频率为2 Hz的条件下,平均单步角位移为278.81 μrad,最大误差为7.92 μrad,最大相对误差为2.83％;系统钳紧机构的径向跳动小于1.35 μm,驱动器工作状态稳定可靠,输出精度高,可实现360°转动;模型计算结果与实验结果基本一致,最大误差为12.11 μrad,最大相对误差为4.34％.