本實(shí)用新型提出了一種夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人，屬于壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)和行星探測(cè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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輪式結(jié)構(gòu)的移動(dòng)系統(tǒng)作為目前行星探測(cè)機(jī)器人最青睞的系統(tǒng)，一直在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)方式上進(jìn)行各種新的嘗試。鏤空拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的車輪設(shè)計(jì)、高性能的電磁電機(jī)的研究等不斷使得輪式行星探測(cè)機(jī)器人朝著智能化、微型化方向發(fā)展。但是，采用電磁電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輪始終需要借助減速機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制，因此無(wú)法完全消除冗余機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)輕巧化。中國(guó)的玉兔月球車采用六輪的移動(dòng)系統(tǒng)方案，雖然已成功登月并在月球表面留下了足跡，但在第二次月夜休眠之前出現(xiàn)了機(jī)構(gòu)控制異常，整個(gè)月球車都無(wú)法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，經(jīng)過(guò)地面科研人員的搶修被喚醒，但是仍然無(wú)法移動(dòng)，截止目前為止，玉兔號(hào)月球車的移動(dòng)系統(tǒng)仍處于癱瘓狀態(tài)。雖然六輪結(jié)構(gòu)的移動(dòng)系統(tǒng)有著機(jī)動(dòng)性能優(yōu)異以及越障性能好的特性，但是復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)仍然是其應(yīng)用的壁壘。若能采用單一的驅(qū)動(dòng)源實(shí)現(xiàn)多輪協(xié)同驅(qū)動(dòng)，并且避免使用減速機(jī)構(gòu)等裝置，不僅大大減小了整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，同時(shí)也降低了控制系統(tǒng)的復(fù)雜程度。夾心式壓電換能器作為一種電能轉(zhuǎn)換至機(jī)械能的器件，在作動(dòng)器領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，最典型的就是直線型超聲電機(jī)。本實(shí)用新型以精簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)、降低控制系統(tǒng)復(fù)雜程度、提高系統(tǒng)可靠度和實(shí)現(xiàn)微型化為目標(biāo)，提出了基于逆壓電效應(yīng)和摩擦作用驅(qū)動(dòng)的夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人及其工作方法，可實(shí)現(xiàn)輪式移動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、直接驅(qū)動(dòng)、無(wú)電磁干擾、易于小型化等特點(diǎn)，并且可在月面或者火星表面等極端環(huán)境下工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)需要復(fù)雜的傳動(dòng)和減速機(jī)構(gòu)致使其難以實(shí)現(xiàn)小型化設(shè)計(jì)的問題，本實(shí)用新型提出了一種夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人，利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，依靠摩擦作用直接驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，不需要復(fù)雜的傳動(dòng)和減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于實(shí)現(xiàn)小型化。

本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人，包括矩形框架結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)螺栓和車輪組件；所述矩形框架結(jié)構(gòu)包括第一縱振梁、第二縱振梁、第一彎振梁、第二彎振梁、連接梁以及安裝螺栓，所述第一縱振梁和第二縱振梁平行設(shè)置，并且兩端與第一彎振梁、第二彎振梁通過(guò)安裝螺栓正交固定，所述第一縱振梁和第二縱振梁安裝在第一彎振梁和第二彎振梁的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置，連接梁安裝在第一縱振梁和第二縱振梁對(duì)應(yīng)的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置，并且與第一彎振梁和第二彎振梁平行；所述驅(qū)動(dòng)螺栓通過(guò)螺紋連接設(shè)置在第一彎振梁和第二彎振梁的兩端，所述驅(qū)動(dòng)螺栓設(shè)置有兩個(gè)用于安裝與驅(qū)動(dòng)車輪組件的驅(qū)動(dòng)斜面；所述車輪組件包括兩片車輪、若干個(gè)調(diào)節(jié)螺栓和若干根彈簧，所述調(diào)節(jié)螺栓和彈簧將兩片車輪固定在驅(qū)動(dòng)螺栓的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)斜面，調(diào)節(jié)彈簧的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度以調(diào)節(jié)兩片車輪與驅(qū)動(dòng)螺栓的驅(qū)動(dòng)斜面之間的預(yù)壓力。

進(jìn)一步地，所述連接梁包括有兩根，所述第一縱振梁和第二縱振梁均由兩根一端設(shè)置有連續(xù)變截面、另一端設(shè)置有凸出螺栓的端部圓柱、兩端設(shè)有螺紋孔的中間圓柱和若干設(shè)有中心孔的圓形縱振壓電陶瓷片組成，其中一個(gè)端部圓柱的連續(xù)變截面端與第一彎振梁或第二彎振梁連接，凸出螺栓端分別依次通過(guò)連接梁和一組縱振壓電陶瓷片的中心孔固定在中間圓柱的一端螺紋孔內(nèi)，另一根端部圓柱的凸出螺栓端沿著相反的方向依次通過(guò)另外一根連接梁和另一組縱振壓電陶瓷片的中心孔固定在中間圓柱的另一端螺紋孔內(nèi)。

進(jìn)一步地，一組縱振壓電陶瓷片由兩片沿厚度方向極化且極化方向相反的圓形帶孔壓電陶瓷片組成，所述第一縱振梁上的兩組縱振壓電陶瓷片的極化方向相反，所述第二縱振梁上的兩組縱振壓電陶瓷片的極化方向相反，所述第一縱振梁和第二縱振梁對(duì)應(yīng)位置設(shè)置的縱振壓電陶瓷片的極化方向相同。

進(jìn)一步地，所述第一彎振梁或者第二彎振梁由端部設(shè)置有連續(xù)變截面和螺紋孔、中間部分上下表面均設(shè)置有矩形凹槽的矩形梁、四組彎振壓電陶瓷片和預(yù)緊裝置組成，四組彎振壓電陶瓷片通過(guò)預(yù)緊裝置固定在矩形凹槽內(nèi)，并且位于矩形凹槽的兩端。

進(jìn)一步地，一組彎振壓電陶瓷片由兩片沿著厚度方向極化且極化方向相反的矩形壓電陶瓷片組成。

進(jìn)一步地，所述預(yù)緊裝置包括兩塊沿厚度方向設(shè)置有螺紋孔的梯形鍥形塊、四塊輔助鍥形塊和一個(gè)預(yù)緊螺栓組成，其中一塊梯形鍥形塊與兩塊輔助鍥形塊配合構(gòu)成一個(gè)矩形塊；所述矩形塊與設(shè)置在其兩端的兩組彎振壓電陶瓷片填滿矩形梁的矩形凹槽，位于矩形梁上表面的矩形凹槽與位于下表面的矩形凹槽對(duì)應(yīng)位置設(shè)置的彎振壓電陶瓷片的極化方向相反。

本實(shí)用新型還采用如下技術(shù)方案：一種夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人的工作方法，包括如下步驟：

1)對(duì)4組縱振壓電陶瓷片施加第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)激勵(lì)出第一縱振梁和第二縱振梁的2n(n≥1，n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)，即第一縱振梁和第二縱振梁的一端伸長(zhǎng)而另一端縮短，此時(shí)第一彎振梁和第四彎振梁將隨著第一縱振梁和第二縱振梁的縱向伸長(zhǎng)或者縮短而水平向前或者向后剛性平移，即端部的驅(qū)動(dòng)螺栓沿著第一縱振梁和第二縱振梁的伸長(zhǎng)或者縮短方向水平剛性平移；

2)對(duì)第一彎振梁和第二彎振梁上的8組彎振壓電陶瓷片同時(shí)施加第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，激勵(lì)出第一彎振梁和第二彎振梁的2n+1(n≥0，n為整數(shù))階彎曲振動(dòng)模態(tài)，振動(dòng)方向垂直于水平面，即第一彎振梁和第二彎振梁上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)螺栓同時(shí)做垂直于水平方向的運(yùn)動(dòng)，因此第一縱振梁和第二縱振梁上的2n(n≥1，n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)和第一彎振梁和第二彎振梁的2n+1(n≥0，n為整數(shù))階彎曲振動(dòng)模態(tài)同時(shí)被激勵(lì)出來(lái)并在驅(qū)動(dòng)螺栓上進(jìn)行耦合，四個(gè)驅(qū)動(dòng)螺栓同時(shí)具有兩個(gè)空間上垂直的振動(dòng)位移；

3)調(diào)整第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)和第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)在時(shí)間上具有π/2的相位差，使得驅(qū)動(dòng)螺栓上的任意質(zhì)點(diǎn)均做方向相同的橢圓運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)摩擦作用驅(qū)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)螺栓上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)斜面接觸的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人向前移動(dòng)；

4)調(diào)整第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)和第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)的相位差為-π/2，即可實(shí)現(xiàn)夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人向后移動(dòng)。

進(jìn)一步地，包括如下步驟：

1)對(duì)第一縱振梁上的兩組縱振壓電陶瓷片施加第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，同時(shí)對(duì)第二縱振梁上的兩組縱振壓電陶瓷片施加與第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)具有π的相位差的第三簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，激勵(lì)出第一縱振梁和第二縱振梁的2n(n≥1，n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)，第一縱振梁和第二縱振梁將激發(fā)出同頻且具有π的空間相位差的二階縱振，即第一縱振梁的伸長(zhǎng)端與第一縱振梁的縮短端對(duì)應(yīng)，第一縱振梁的縮短端與第二縱振梁的縮伸長(zhǎng)端對(duì)應(yīng)，此時(shí)，第一彎振梁和第二彎振梁的左端向前水平剛性平移，而右端向后水平剛性平移，即第一彎振梁和第二彎振梁左邊的驅(qū)動(dòng)螺栓向前水平剛性平移，右邊的驅(qū)動(dòng)螺栓則向后水平剛性平移；

2)對(duì)第一彎振梁和第二彎振梁上的8組彎振壓電陶瓷片同時(shí)施加第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，激勵(lì)出第一彎振梁和第二彎振梁的2n+1(n≥0，n為整數(shù))階彎曲振動(dòng)模態(tài)，振動(dòng)方向垂直于水平面，即第一彎振梁和第二彎振梁上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)螺栓同時(shí)做垂直于水平方向的運(yùn)動(dòng)；若第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)、第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)和第三簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)同時(shí)激勵(lì)出第一縱振梁和第二縱振梁的2n(n≥1，n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)和第一彎振梁和第二彎振梁的2n+1(n≥0，n為整數(shù))階彎曲振動(dòng)模態(tài)，則同一根縱振梁上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)螺栓上的表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡的方向相反，并且兩根縱振梁同一邊的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)螺栓的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡相同，通過(guò)摩擦作用驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)貼片式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)；

3)改變第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)和第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)的相位差，實(shí)現(xiàn)貼片式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)彎。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：本實(shí)用新型提出的夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人利用壓電材料的逆壓電效應(yīng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，經(jīng)摩擦直接驅(qū)動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要復(fù)雜的傳動(dòng)和減速機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，易于控制，在微小型機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明：

圖1是夾心式壓電驅(qū)動(dòng)行星探測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是第一縱振梁和第二縱振梁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是縱振壓電陶瓷片的極化方向示意圖。

圖4是第一彎振梁和第二彎振梁在XOZ平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是第一彎振梁和第二彎振梁在ZOY平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是彎振壓電陶瓷片的極化方向示意圖。

圖7是驅(qū)動(dòng)螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是車輪組件在驅(qū)動(dòng)螺栓上的安裝示意圖。

圖9是第一縱振梁和第二縱振梁的工作模態(tài)。

圖10是第一彎振梁和第二彎振梁的工作模態(tài)。

圖11是第一縱振梁和第二縱振梁的轉(zhuǎn)彎模態(tài)。

其中：

1-第一縱振梁，2-第二縱振梁，3-第一彎振梁，4-第二彎振梁，5-驅(qū)動(dòng)螺栓，6-端部圓柱，7-連接梁，8-縱振壓電陶瓷片，9-中間圓柱，10-矩形梁，11-彎振壓電陶瓷片， 12-梯形鍥形塊，13-輔助鍥形塊，14-安裝螺栓，15-預(yù)緊螺栓，16-彈簧，17-車輪，18- 調(diào)節(jié)螺栓。

具體實(shí)施方式：

本實(shí)用新型一種夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括矩形框架結(jié)構(gòu)、四個(gè)驅(qū)動(dòng)螺栓和車輪組件；矩形框架結(jié)構(gòu)包括第一縱振梁1、第二縱振梁2、第一彎振梁3、第二彎振梁4、兩根連接梁7以及四個(gè)安裝螺栓14，其中第一縱振梁1 和第二縱振梁2平行設(shè)置，并且兩端與第一彎振梁3、第二彎振梁4通過(guò)四個(gè)安裝螺栓 14正交固定；第一縱振梁1和第二縱振梁2安裝在第一彎振梁3和第二彎振梁4的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置；兩根連接梁7分別安裝在第一縱振梁1和第二縱振梁2對(duì)應(yīng)的振動(dòng)節(jié)點(diǎn)位置，并且與第一彎振梁3和第二彎振梁4平行。

第一縱振梁1和第二縱振梁2均由兩根一端設(shè)置有連續(xù)變截面、另一端設(shè)置了凸出螺栓的端部圓柱6、兩端設(shè)有螺紋孔的中間圓柱9和若干設(shè)有中心孔的圓形縱振壓電陶瓷片8組成，其中一個(gè)端部圓柱6的連續(xù)變截面端與第一彎振梁3或第二彎振梁4連接，凸出螺栓端分別依次通過(guò)連接梁7和一組縱振壓電陶瓷片8的中心孔固定在中間圓柱9 的一端螺紋孔內(nèi)，另一根端部圓柱6的凸出螺栓端沿著相反的方向依次通過(guò)另外一根連接梁7和另一組縱振壓電陶瓷片8的中心孔固定在中間圓柱9的另一端螺紋孔內(nèi)，從而構(gòu)成了具有兩組縱振壓電陶瓷片的縱振梁，如圖2所示。

一組縱振壓電陶瓷片8由兩片沿厚度方向極化且極化方向相反的圓形帶孔壓電陶瓷片組成；第一縱振梁1和第二縱振梁2上的兩組縱振壓電陶瓷片的極化方向相反，如圖 3所示。

第一彎振梁3或者第二彎振梁4由端部設(shè)置了連續(xù)變截面和螺紋孔、中間部分上下表面均設(shè)置了矩形凹槽的矩形梁10、四組彎振壓電陶瓷片11和預(yù)緊裝置組成，其中四組彎振壓電陶瓷片11通過(guò)預(yù)緊裝置固定在矩形凹槽內(nèi)，并且位于矩形凹槽的兩端，如圖4和圖5所示。

一組彎振壓電陶瓷片11由兩片沿著厚度方向極化且極化方向相反的矩形壓電陶瓷片組成；預(yù)緊裝置包括兩塊沿厚度方向設(shè)置有螺紋孔的梯形鍥形塊12、四塊輔助鍥形塊 13和一個(gè)預(yù)緊螺栓15組成，其中一塊梯形鍥形塊12與兩塊輔助鍥形塊13配合構(gòu)成一個(gè)矩形塊；矩形塊與設(shè)置在其兩端的兩組彎振壓電陶瓷片11恰好填滿矩形梁10的矩形凹槽，通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)緊螺栓15可改變梯形楔形塊12和輔助鍥形塊13之間的距離，即可調(diào)節(jié)施加在彎振壓電陶瓷片11上的預(yù)緊力；通過(guò)預(yù)緊螺栓15施加在上下梯形楔形塊12 上力的平衡以及預(yù)緊裝置結(jié)構(gòu)的對(duì)稱，施加在彎振陶瓷片11上的力在理論上相等，更有利于彎振模態(tài)的激勵(lì)；位于矩形梁上表面的矩形凹槽與下表面的矩形凹槽對(duì)應(yīng)位置設(shè)置的彎振壓電陶瓷片11的極化方向相反，如圖6所示。

驅(qū)動(dòng)螺栓5通過(guò)螺紋連接設(shè)置在第一彎振梁3和第二彎振梁4的兩端，其中驅(qū)動(dòng)螺栓5設(shè)置有兩個(gè)具有一定傾角的驅(qū)動(dòng)斜面，用于安裝于驅(qū)動(dòng)車輪組件，如圖7所示。

車輪組件包括兩片車輪17、若干個(gè)調(diào)節(jié)螺栓18和若干根彈簧16；調(diào)節(jié)螺栓18和彈簧16將兩片車輪17固定在驅(qū)動(dòng)螺栓的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)斜面，調(diào)節(jié)彈簧16的伸長(zhǎng)長(zhǎng)度即可同時(shí)調(diào)節(jié)兩片車輪17與驅(qū)動(dòng)螺栓5的驅(qū)動(dòng)斜面之間的預(yù)壓力，如圖8所示。

對(duì)4組縱振壓電陶瓷片8施加第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)可激勵(lì)出第一縱振梁1和第二縱振梁2的2n(n≥1，n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)。以sin(ωt)作為激勵(lì)信號(hào)，并以縱振梁的二階縱振為例進(jìn)行說(shuō)明，即第一縱振梁1和第二縱振梁2的一端伸長(zhǎng)而另一端縮短，此時(shí)第一彎振梁3和第四彎振梁4將隨著第一縱振梁1和第二縱振梁2的縱向伸長(zhǎng)或者縮短而水平向前或者向后剛性平移，即端部的驅(qū)動(dòng)螺栓5沿著第一縱振梁1和第二縱振梁 2的伸長(zhǎng)或者縮短方向水平剛性平移，且兩根連接梁7恰好位于第一縱振梁1和第二縱振梁2的二階縱振節(jié)點(diǎn)位置，如圖9所示。

當(dāng)對(duì)第一彎振梁3和第二彎振梁4上的8組彎振壓電陶瓷片11同時(shí)施加第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，可激勵(lì)出第一彎振梁3和第二彎振梁4的2n+1(n≥0，n為整數(shù))階彎曲振動(dòng)模態(tài)。以cos(ωt)作為激勵(lì)信號(hào)，并以彎振梁的一階彎振為例進(jìn)行說(shuō)明，第一彎振梁3 和第二彎振梁4具有同形同頻的一階彎振，且振動(dòng)方向垂直于水平面(如圖10所示的 XOZ平面)，即第一彎振梁3和第二彎振梁4上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)螺栓5同時(shí)做垂直于XOZ平面的運(yùn)動(dòng)。因此第一縱振梁1和第二縱振梁2上的2n(n≥1，n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)和第一彎振梁3和第二彎振梁4的2n+1(n≥0，n為整數(shù))階彎曲振動(dòng)模態(tài)同時(shí)被激勵(lì)出來(lái)并在驅(qū)動(dòng)螺栓5上進(jìn)行耦合，四個(gè)驅(qū)動(dòng)螺栓5同時(shí)具有兩個(gè)空間上垂直的振動(dòng)位移，只要保證第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)和第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)在時(shí)間上具有π/2的相位差，可使得驅(qū)動(dòng)螺栓5上的任意質(zhì)點(diǎn)均做方向相同的橢圓運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)摩擦作用驅(qū)動(dòng)與驅(qū)動(dòng)螺栓5上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)斜面接觸的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人向前移動(dòng)；調(diào)整第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)和第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)的相位差為-π/2，即可實(shí)現(xiàn)夾心式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人向后移動(dòng)。

對(duì)第一縱振梁1上的2組縱振壓電陶瓷片8施加第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，同時(shí)對(duì)第二縱振梁2上的2組縱振壓電陶瓷片8施加與第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)具有π的相位差的第三簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，可激勵(lì)出所述的第一縱振梁1和第二縱振梁2的2n(n≥1，n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)。如圖11所示，以sin(ωt)和-sin(ωt)信號(hào)為例，第一縱振梁1和第二縱振梁2將激發(fā)出同頻且具有π的空間相位差的二階縱振，即第一縱振梁1的伸長(zhǎng)端與第一縱振梁2的縮短端對(duì)應(yīng)，第一縱振梁1的縮短端與第二縱振梁2的縮伸長(zhǎng)端對(duì)應(yīng)，此時(shí)，第一彎振梁3和第二彎振梁4的左端向前水平剛性平移，而右端向后水平剛性平移，即第一彎振梁3和第二彎振梁4左邊的驅(qū)動(dòng)螺栓5向前水平剛性平移，右邊的驅(qū)動(dòng)螺栓 5則向后水平剛性平移。

若對(duì)第一彎振梁3和第二彎振梁4仍采用圖10的激勵(lì)方式，當(dāng)對(duì)第一彎振梁3和第二彎振梁4上的8組彎振壓電陶瓷片11同時(shí)施加第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)，可激勵(lì)出第一彎振梁3和第二彎振梁4的2n+1(n≥0，n為整數(shù))階彎曲振動(dòng)模態(tài)。以cos(ωt)作為激勵(lì)信號(hào)，并以彎振梁的一階彎振為例進(jìn)行說(shuō)明，第一彎振梁3和第二彎振梁4具有同形同頻的一階彎振，且振動(dòng)方向垂直于水平面，即第一彎振梁1和第二彎振梁4上設(shè)置的驅(qū)動(dòng)螺栓5同時(shí)做垂直于水平方向的運(yùn)動(dòng)；若第一簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)、第二簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)和第三簡(jiǎn)諧電壓信號(hào)同時(shí)激勵(lì)出第一縱振梁1和第二縱振梁2的同頻不同形的2n(n≥1， n為整數(shù))階縱向振動(dòng)模態(tài)和第一彎振梁3和第二彎振梁4的2n+1(n≥0，n為整數(shù)) 階彎曲振動(dòng)模態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)同一根縱振梁上的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)螺栓上的表面質(zhì)點(diǎn)的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡的方向相反，并且兩根縱振梁同一邊的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)螺栓的橢圓運(yùn)動(dòng)軌跡相同，通過(guò)摩擦作用驅(qū)動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動(dòng)整個(gè)貼片式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)；當(dāng)改變縱振壓電陶瓷片和彎振壓電陶瓷片的激勵(lì)信號(hào)的相位差，可實(shí)現(xiàn)貼片式壓電驅(qū)動(dòng)四輪行星探測(cè)機(jī)器人進(jìn)行雙向轉(zhuǎn)彎。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下還可以作出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。