本发明属于精密驱动，特别涉及一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器。
背景技术：
1、随着微型化和智能化技术的发展，光学仪器、精密与超精密加工、集成电路、微型机器人等高尖端技术领域对精密驱动提出了更高的需求。而基于压电驱动技术的执行器因其结构紧凑、高分辨率和大行程等特点成为精密驱动领域的热点研究方向。其中，基于步进原理的压电步进执行器根据结构组成和驱动原理的不同，主要分为尺蠖式压电执行器、海豹式压电执行器和惯性式压电执行器。
2、现有海豹式压电步进执行器主要由一个进给单元、一个持续式钳位单元和一个间歇式钳位单元构成，而间歇式钳位单元的设计导致执行器结构冗杂，且单向的间歇式钳位单元导致执行器侧压力增大，产生较大的侧向波动，不利于压电执行器的精密运动。
3、本发明采用摩擦力矩差的方式代替传统间歇式钳位单元，简化了海豹式压电步进执行器结构，且无钳位动作，不产生侧向波动，使执行器运动更加精密。
技术实现思路
1、本发明是为了解决现有的海豹式压电步进执行器结构复杂、侧向波动大的问题，现提出一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器。
2、一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，包括转子、阻力机构、驱动机构；
3、驱动机构包括定子和压电叠堆；
4、定子包括基板上层、基板下层、紧固螺纹孔a、安装槽、驱动端、导向铰链、被动端、中心端、板型柔性铰链和通槽；
5、通槽包括通槽a和通槽b，基板上层与基板下层之间设有通槽a和通槽b；
6、基板上层四角处设有四个紧固螺纹孔a；
7、四个安装槽呈中心对称设置于基板上层与基板下层内；
8、两个驱动端通过两对导向铰链与基板上层固连，两个驱动端通过两对导向铰链与基板下层固连；
9、四个被动端分别与四个驱动端线接触；
10、中心端包括中心端a和中心端b，中心端a与基板上层上的被动端固连，中心端b与基板下层上的被动端固连，中心端a和中心端b轴心均开有通孔，中心端a通过四个板型柔性铰链与基板上层固连，中心端b通过四个板型柔性铰链与基板下层固连；
11、压电叠堆设置于安装槽内，压电叠堆一端与基板上层或者基板下层接触，压电叠堆另一端与驱动端接触；
12、阻力机构包括紧固螺栓和阻力盖；
13、阻力盖下端四角处均设有凸台，凸台上均设有紧固螺纹孔b，阻力盖中部设有贯穿的中心孔，阻力盖通过四个紧固螺栓与基板上层固连；
14、转子转轴依次穿过中心孔、中心端a的通孔和中心端b的通孔，转子转轴与中心孔、中心端a的通孔和中心端b的通孔均为转动配合；
15、四个压电叠堆用于在控制电压驱动下协同配合分别使基板上层与基板下层产生周期性形变，从而带动中心端a和中心端b产生旋转，由于阻力盖的存在，转子在运动方向所受摩擦力矩产生差值，进而利用摩擦力矩差值驱动转子实现高精度的步进旋转位移输出。
16、优选的，中心端a和中心端b径向分别开有贯穿至通孔内部的预紧螺纹孔a和预紧螺纹孔b；
17、预紧螺栓包括预紧螺栓a和预紧螺栓b；
18、预紧螺栓a安装于预紧螺纹孔a内，且预紧螺栓a与转子转轴接触；预紧螺栓b安装于预紧螺纹孔b内，且预紧螺栓b与转子转轴接触。
19、优选的，阻力盖外壁设有贯穿至中心孔内部的长沉头孔，预紧螺栓c安装于长沉头孔内，且预紧螺栓c与转子转轴接触。
20、优选的，安装槽包括安装槽a、安装槽b、安装槽c和安装槽d，安装槽b和安装槽a呈中心对称设置于基板上层，安装槽a和安装槽d呈中心对称设置于基板下层。
21、优选的，驱动端包括驱动端a、驱动端b、驱动端c和驱动端d，驱动端a和驱动端b呈中心对称通过两对导向铰链与基板上层固连，驱动端c和驱动端d呈中心对称通过两对导向铰链与基板下层固连；
22、被动端包括被动端a、被动端b、被动端c和被动端d，被动端a与驱动端a线接触，被动端b和驱动端b线接触，被动端c和驱动端c线接触，被动端d和驱动端d线接触；
23、中心端a两端分别与被动端a和被动端b固连，中心端b与被动端c和被动端d固连。
24、优选的，压电叠堆包括压电叠堆a、压电叠堆b、压电叠堆c和压电叠堆d，压电叠堆a设置于安装槽a内，压电叠堆a一端与基板上层接触，压电叠堆a另一端与驱动端a接触；压电叠堆b一端与基板上层接触，压电叠堆b另一端与驱动端b接触；压电叠堆c一端与基板下层接触，压电叠堆c另一端与驱动端c接触；压电叠堆d一端与基板下层接触，压电叠堆d另一端与驱动端d接触。
25、优选的，调节垫片包括调节垫片a、调节垫片b、调节垫片c和调节垫片d；
26、调节垫片a设置于压电叠堆a与基板上层之间，调节垫片b设置于压电叠堆b与基板上层之间，调节垫片c设置于压电叠堆c与基板下层之间；调节垫片d设置于压电叠堆d与基板下层之间。
27、优选的，调节螺纹孔包括调节螺纹孔a、调节螺纹孔b、调节螺纹孔c和调节螺纹孔d；
28、基板上层与基板下层上均设有分别连通至安装槽a、安装槽b、安装槽c和安装槽d内部的调节螺纹孔a、调节螺纹孔b、调节螺纹孔c和调节螺纹孔d，调节螺纹孔a连接有抵触在调节垫片a上的调节螺栓a，调节螺栓a用于调节压电叠堆a的预紧力；调节螺纹孔b连接有抵触在调节垫片b上的调节螺栓b，调节螺栓b用于调节压电叠堆b的预紧力；调节螺纹孔c连接有抵触在调节垫片c上的调节螺栓c，调节螺栓c用于调节压电叠堆c的预紧力；调节螺纹孔d连接有抵触在调节垫片d上的调节螺栓d，调节螺栓d用于调节压电叠堆d的预紧力。
29、优选的，定子由一整块弹性金属材料整体加工而成。
30、本发明的有益效果：
31、通过两对压电叠堆的时序应变，推动定子产生规律形变，使定子中心端发生旋转，由于阻力盖的存在，转子转轴处所受摩擦力矩产生差值，进而利用摩擦力矩的差值驱动转子实现高精度的步进旋转运动，本发明采用阻力盖设计，运用摩擦力矩差值代替转子运动过程所需的间歇式钳位机构，此种设计取消了钳位动作，进而消除了侧向波动，有利于提高执行器运动精度。
1.一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：包括转子（1）、阻力机构（2）、驱动机构（3）；
2.根据权利要求1所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：中心端a（30）和中心端b（33）径向分别开有贯穿至通孔内部的预紧螺纹孔a（32）和预紧螺纹孔b（34）；
3.根据权利要求2所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：阻力盖（48）外壁设有贯穿至中心孔（52）内部的长沉头孔（53），预紧螺栓c（49）安装于长沉头孔（53）内，且预紧螺栓c（49）与转子（1）转轴接触。
4.根据权利要求3所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：安装槽包括安装槽a（23）、安装槽b（40）、安装槽c（24）和安装槽d（41），安装槽b（40）和安装槽a（23）呈中心对称设置于基板上层（4），安装槽a（23）和安装槽d（41）呈中心对称设置于基板下层（19）。
5.根据权利要求4所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：驱动端包括驱动端a（25）、驱动端b（43）、驱动端c（27）和驱动端d（42），驱动端a（25）和驱动端b（43）呈中心对称通过两对导向铰链（26）与基板上层（4）固连，驱动端c（27）和驱动端d（42）呈中心对称通过两对导向铰链（26）与基板下层（19）固连；
6.根据权利要求5所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：压电叠堆包括压电叠堆a（9）、压电叠堆b（18）、压电叠堆c（10）和压电叠堆d（17），压电叠堆a（9）设置于安装槽a（23）内，压电叠堆a（9）一端与基板上层（4）接触，压电叠堆a（9）另一端与驱动端a（25）接触；压电叠堆b（18）一端与基板上层（4）接触，压电叠堆b（18）另一端与驱动端b（43）接触；压电叠堆c（10）一端与基板下层（19）接触，压电叠堆c（10）另一端与驱动端c（27）接触；压电叠堆d（17）一端与基板下层（19）接触，压电叠堆d（17）另一端与驱动端d（42）接触。
7.根据权利要求6所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：调节垫片包括调节垫片a（8）、调节垫片b（13）、调节垫片c（7）和调节垫片d（14）；
8.根据权利要求7所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：调节螺纹孔包括调节螺纹孔a（21）、调节螺纹孔b（39）、调节螺纹孔c（22）和调节螺纹孔d（38）；
9.根据权利要求8所述的一种基于摩擦力矩差驱动的仿生步进压电旋转执行器，其特征在于：定子由一整块弹性金属材料整体加工而成。
