应用案例

【概述】

长春大学研究团队使用ATA-2021B高压放大器，搭建压电机器人实验系统。

实验名称：柔性拓扑结构：压电机器人驱动足的设计与优化

实验内容：在20V激励电压下，测试不同驱动频率（0~200Hz）对机器人的运动速度与单步位移的影响规律；在150V激励下，对比单足驱动（Single-KLU）与双足驱动（Dual-KLU）模式在不同外加负载（0~70g）下的运动速度变化规律与极限承载能力。

研究方向：压电驱动方向

测试设备：ATA-2021B高压放大器、信号发生器、压电双晶片、传感器、电脑等。

实验过程：

图1：实验系统实物图

将信号发生器（UNI-TUTG7025B）产生的正弦波电信号输入至ATA-2021B高压放大器高中进行线性高保真放大，输出的高压交流电直接激励压电机器人的PZT-5压电双晶片。压电双晶片产生交变弯曲形变并通过拓扑优化柔性足结构放大传递至足端，驱动机器人在精密光学平台上产生定向步进爬行运动。利用采样频率达10,000次/秒的高精度激光位移传感器实时采集足端位移及机器人位移响应，数据传输至PC端进行滤波、处理与统计分析。

实验结果：

 

图：实验结果

随着驱动频率升高，机器人运动速度呈现先增后减趋势。在系统一阶固有谐振频率附近（120Hz）时，运动速度达到峰值7.4mm/s（20V激励）；在100Hz处单步位移达到最大值72µm；在150V高压激励下，机器人最大运动速度达到53.136mm/s；空载状态下单足驱动速度更高，重载（>40g）状态下双足驱动稳定性更优；机器人最大承载能力达到70g（达到自身重量的4.9倍）。

【推荐产品】：ATA-2021B高压放大器

图：ATA-2021B高压放大器指标参数

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