应用案例

【概述】

吉林大学团队使用ATA-2082高压放大器，搭建压电机器人实验系统。

实验名称：微型双足2-DOF压电机器人试验与分析

研究方向：压电驱动技术

实验内容：测试不同驱动电压下的输出特性，运动分辨率；测试不同驱动频率下的输出特性，负载能力，回程误差与运动重复性。

测试设备：计算机、信号发生器、ATA-2082高压放大器、电容测微仪等。

实验过程：

图1：实验测试系统图

为评估样机的输出特性，搭建了相应的试验系统。该系统主要由计算机、信号发生器、ATA-2082高压放大器、样机以及电容测微仪（含控制器和电容探头）组成。工作原理如下：信号发生器生成初始锯齿波电压信号，该信号经高压放大器放大至预设幅值后施加到样机的压电元件上。同时，电容探头采集其与MBPR之间距离的变化，通过控制器将数据传输至计算机进行存储。实验在光学平台上进行。除了不同承载平面下的输出特性这一节外，所有试验均在光滑大理石支撑面上完成。该表面使用无水乙醇清洁，以避免污染物影响摩擦特性。为减小振动和温度对测试结果的影响，所有实验均在室温下的光学平台上进行。

实验结果：

图2：实验结果

本文提出了一种微型双足2-DOF压电机器人。利用其两个驱动足的协同惯性原理，该机器人实现了跨尺度的直线与旋转运动。通过创新的构型设计，机器人在保持微型化的同时实现了高有效载荷-自重比，并在速度、运动分辨率等关键性能指标上取得了均衡表现。制作了尺寸为42×32×11.05mm³、质量为47.4g的样机，并对其输出性能进行了测试。试验结果表明，样机实现了高度稳定的直线与旋转二自由度运动输出。通过改变驱动信号的对称性，可实现偏差较小的双向运动，并在长行程范围内表现出较高的双向运动稳定性。LX和RZ自由度的运动分辨率分别为6nm和74nrad，最大速度分别为3.26mm/s和105.34mrad/s，最大有效载荷分别为11kg和10kg，对应的有效载荷-自重比分别为232和211。样机在大理石、铝和纸等多种支撑面上均表现出稳定的步进特性。此外，该机器人已成功实现了多种场景下的光纤对准。

这项工作为提高机器人有效载荷-自重比提供了一种新范式，显著拓展了其应用范围。未来的研究将聚焦于进一步的小型化和轻量化设计、步进位移的改善以及应用场景的拓展。

安泰放大器在此应用中的产品优势：

一、高电压输出能力——支撑跨尺度运动

二、宽频带与高响应速度——精准匹配惯性驱动时序

三、低失真与高输出稳定性——保障多轮次测试的数据一致性

【推荐产品】：ATA-2082B高压放大器

图：ATA-2082B高压放大器指标参数

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