电压放大器在四足压电移动机器人运动输出特性实验中的应用

实验名称：基于惯性致动的四足压电移动机器人运动输出特性测试实验

研究方向：惯性致动、四足压电移动机器人、压电驱动器、微纳驱动、平面2自由度运动

实验目的：本实验旨在搭建专用测试平台研究基于惯性致动的四足压电移动机器人的运动输出特性，探究激励电压、频率、斜坡信号对称度、工作表面等因素对其运动的影响，进而确定该机器人的最优工作频率、工作电压及激励信号参数以实现高效激励，同时验证该机器人的精度、速度、稳定性、承载能力、环境适应性等综合性能，为其后续实际工程应用与市场化推广提供可靠的实验依据。

测试设备：

1、核心被测件：自主研制的基于惯性致动的四足压电移动机器人；

2、信号产生：双通道信号发生器（提供激励信号）；

3、信号放大：Aigtek的ATA-2022B高压放大器；

4、数据采集：位移分辨率为1nm的激光振动传感器（采集位移、速度信号）；

5、数据处理：计算机（处理采集的运动信号）。

　　图1试验平台实拍图

实验过程：先完成四足压电移动机器人的加工与装配，搭建由双通道信号发生器、Aigtek的ATA-2022B高压放大器、1nm位移分辨率的激光振动传感器及计算机构成的实验测试平台；随后依次开展机器人的电压-速度、频率-速度、斜坡信号对称度对输出特性的系列测试，最后测试其在木板、大理石板、玻璃板上的移动性能并完成75g载重实验，同时结合ComsolMultiphysics仿真结果整理分析所有实验数据。

实验结果：该四足压电移动机器人可实现平面2自由度大范围高精运动，运动分辨率1μm、最大运动速度46mm/s、承载能力75g，兼具高精度、快速度、高稳定性和强承载能力；同一激励频率下其输出速度随输入电压升高近似线性增大，相同电压峰-峰值下存在输出速度最大的截止频率，50~250Hz为正常工作频率，75%~80%为斜坡信号最优对称度，且机器人在木板、大理石板、玻璃板表面均能稳定移动，环境适应性良好。

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图：ATA-2022B高压放大器指标参数

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