【概述】

吉林大學團隊使用ATA-2082高壓放大器，搭建壓電機器人實驗系統。

實驗名稱：微型雙足2-DOF壓電機器人試驗與分析

研究方向：壓電驅動技術

實驗內容：測試不同驅動電壓下的輸出特性，運動分辨率；測試不同驅動頻率下的輸出特性，負載能力，回程誤差與運動重復性。

測試設備：計算機、信號發生器、ATA-2082高壓放大器、電容測微儀等。

實驗過程：

圖1：實驗測試系統圖

為評估樣機的輸出特性，搭建了相應的試驗系統。該系統主要由計算機、信號發生器、ATA-2082高壓放大器、樣機以及電容測微儀（含控制器和電容探頭）組成。工作原理如下：信號發生器生成初始鋸齒波電壓信號，該信號經高壓放大器放大至預設幅值后施加到樣機的壓電元件上。同時，電容探頭采集其與MBPR之間距離的變化，通過控制器將數據傳輸至計算機進行存儲。實驗在光學平臺上進行。除了不同承載平面下的輸出特性這一節外，所有試驗均在光滑大理石支撐面上完成。該表面使用無水乙醇清潔，以避免污染物影響摩擦特性。為減小振動和溫度對測試結果的影響，所有實驗均在室溫下的光學平臺上進行。

實驗結果：

圖2：實驗結果

本文提出了一種微型雙足2-DOF壓電機器人。利用其兩個驅動足的協同慣性原理，該機器人實現了跨尺度的直線與旋轉運動。通過創新的構型設計，機器人在保持微型化的同時實現了高有效載荷-自重比，并在速度、運動分辨率等關鍵性能指標上取得了均衡表現。制作了尺寸為42×32×11.05mm3、質量為47.4g的樣機，并對其輸出性能進行了測試。試驗結果表明，樣機實現了高度穩定的直線與旋轉二自由度運動輸出。通過改變驅動信號的對稱性，可實現偏差較小的雙向運動，并在長行程范圍內表現出較高的雙向運動穩定性。LX和RZ自由度的運動分辨率分別為6nm和74nrad，最大速度分別為3.26mm/s和105.34mrad/s，最大有效載荷分別為11kg和10kg，對應的有效載荷-自重比分別為232和211。樣機在大理石、鋁和紙等多種支撐面上均表現出穩定的步進特性。此外，該機器人已成功實現了多種場景下的光纖對準。

這項工作為提高機器人有效載荷-自重比提供了一種新范式，顯著拓展了其應用范圍。未來的研究將聚焦于進一步的小型化和輕量化設計、步進位移的改善以及應用場景的拓展。

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、高電壓輸出能力——支撐跨尺度運動

二、寬頻帶與高響應速度——精準匹配慣性驅動時序

三、低失真與高輸出穩定性——保障多輪次測試的數據一致性

【推薦產品】：ATA-2082B高壓放大器

圖：ATA-2082B高壓放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。