|
實(shí)驗名稱(chēng)：爬行機器人實(shí)驗與分析 測試目的：實(shí)驗包括壓電驅動(dòng)器性能測試和爬行機器人單元節運動(dòng)測試。其中壓電驅動(dòng)器性能測試主要通過(guò)激光位移傳感器采集壓電驅動(dòng)器在工作電壓下的輸出特性相關(guān)數據，一方面與理論分析進(jìn)行對比，另一方面則是驗證復合材料加工工藝在壓電驅動(dòng)器上的可行性。爬行機器人單元節運動(dòng)測試主要是測試在壓電驅動(dòng)器在正常工作條件下能否驅動(dòng)腿部連桿作出正確的運動(dòng)，以及測量壓電驅動(dòng)器在負載情況下的位移響應。 測試設備：高壓放大器、低通濾波器、壓電驅動(dòng)器、位移傳感器、減法放大器等。 實(shí)驗過(guò)程： 圖一：測試平臺示意圖 整個(gè)系統測量精度的基礎在于所有實(shí)驗設備都處于一個(gè)氣墊隔振平臺上。對壓電驅動(dòng)器的測試基于一個(gè)特制的驅動(dòng)電源，采用模擬控制的方式，利用電源對實(shí)驗中所施加的模擬信號放大到完全滿(mǎn)足壓電驅動(dòng)器的額定工作電壓。測定儀器通過(guò)激光位移傳感器來(lái)收集運行狀態(tài)下壓電驅動(dòng)器末端的位移變化，并將數據交還給電腦處理。 實(shí)驗過(guò)程中，驅動(dòng)器共接收兩路信號輸入，一路為高壓直流，一路為交流控制信號。利用三通道壓電陶瓷的驅動(dòng)電源模擬控制放大電壓，位移傳感器收集相關(guān)數據傳遞到采集卡，就能通過(guò)上位機來(lái)實(shí)時(shí)地顯示壓電驅動(dòng)器末端輸出位移與電壓信號的關(guān)系曲線(xiàn)圖。 對壓電驅動(dòng)器末端位移的測試實(shí)驗主要用到了激光位移傳感器，實(shí)驗時(shí)只取驅動(dòng)器單側進(jìn)行輸出特性測試。為了保證得到的實(shí)驗結果的精確性，本實(shí)驗于一個(gè)氣墊隔振平臺上進(jìn)行。使用一個(gè)帶有夾具的移動(dòng)平臺作為壓電驅動(dòng)器的固定基座，將壓電驅動(dòng)器的中部夾緊并保持水平，將移動(dòng)平臺移到激光位移傳感器下后進(jìn)行對準后，通過(guò)移動(dòng)平臺上自帶的磁鐵，使移動(dòng)平臺固定在隔振平臺上，準備進(jìn)行壓電驅動(dòng)器的輸出特性測試，整個(gè)實(shí)驗的示意圖如圖一所示。 實(shí)驗結果： 圖二：壓電驅動(dòng)器位移響應曲線(xiàn) 實(shí)驗中選取了10個(gè)壓電驅動(dòng)器，分別對其兩側進(jìn)行了同樣的位移性能測試，得到了相應的驅動(dòng)電壓-位移曲線(xiàn)圖。圖4-8所示的是某一次實(shí)驗中得到的驅動(dòng)電壓-位移曲線(xiàn)圖，其中圖二(a)是一次實(shí)驗整個(gè)過(guò)程的數據曲線(xiàn)，圖二(b)則是從中截取了幾個(gè)周期的數據后的位移響應曲線(xiàn)。對實(shí)際數據進(jìn)行分析，得到該壓電驅動(dòng)器的末端位移最大值為1021μm。 圖三：壓電驅動(dòng)器的最大位移 圖三所示分別是20次實(shí)驗中驅動(dòng)器的最大末端位移值。20組實(shí)驗中，80%以上的壓電驅動(dòng)器的最大末端位移都在850μm以上，而編號為6、8和16的驅動(dòng)器的最大末端位移較小，尤其是16號驅動(dòng)器，最大末端位移趨近于0，說(shuō)明該壓電驅動(dòng)器已經(jīng)失效。造成壓電驅動(dòng)器失效的原因可能有如下幾點(diǎn)：1、在加工工藝中出現的誤差導致驅動(dòng)器的性能受損；2、由于壓電陶瓷屬于比較易碎的材料，在測試階段中的誤操作可能導致壓電陶瓷出現微小碎裂，對驅動(dòng)器的性能造成不可逆的影響。壓電驅動(dòng)器多層材料加工工藝是較為成功的，制造出了一批性能優(yōu)秀的壓電驅動(dòng)器，良品率在80%以上。驅動(dòng)器在空載時(shí)的最大末端位移達到1000μm左右，理論上能滿(mǎn)足爬行機器人運動(dòng)的需求。 高壓放大器推薦：ATA-7030 圖：ATA-7030高壓放大器指標參數 本文實(shí)驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，如想了解更多實(shí)驗方案，請持續關(guān)注安泰官網(wǎng)。Aigtek是國內專(zhuān)業(yè)從事測量?jì)x器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè)，一直專(zhuān)注于高壓放大器、電壓放大器、功率放大模塊、高精度電流源等測試儀器產(chǎn)品的研發(fā)與制造。高壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-gyfdq.html |
