應用案例

【概述】

本研究中使用ATA-2082高壓放大器，搭建機器人實驗系統。本實驗是對制造出的柔性爬桿機器人的驅動器及整機進行爬升測試，并且確定爬桿機器人是否能夠在桿上成功爬升，并使用高速相機對上升過程進行了記錄，通過獲得爬桿機器人的各項關鍵性能指標與理論設計進行對比，為機器人未來版本的優化與改進提供了重要數據支持。

實驗名稱：機器人攀爬速度測試實驗

研究方向：機器人創新攀爬機制、柔性驅動與機身設計、精密制造工藝開發

測試設備：信號發生器、ATA-2082高壓放大器、高精度測力計、兩根鎢鋼桿/高速相機系統、高頻同步光源、同步控制器、交換機、電腦等。

圖1機器人驅動系統組成

實驗過程：

先將壓電驅動器的導線連接至高壓放大器輸出，連接時要使兩個壓電驅動器的電場方向相同，即在同一時刻，兩個壓電驅動器的兩側電壓同為上正下負或者上負下正的狀態。然后將兩個高速相機的拍攝幀數設置為3600幀/s，畫幅大小為384×680，啟動高速相機開始拍攝記錄后，再啟動函數發生器和高壓放大器輸出交流電壓，調節頻率值為380~430Hz，觀察到爬桿機器人成功實現了在桿上的迅速攀爬，同時機器人的上升過程圖像通過高速相機拍攝并上傳到電腦上保存，實驗示意圖以及實物圖見圖2、圖3。

圖2攀爬測試平臺設備連接示意圖

圖3攀爬測試平臺實物圖

實驗結果：

1、攀爬頻率：僅380-430Hz可實現爬升，對應驅動器“扭轉運動”；其他頻率（如60-70Hz）因驅動器“上下擺動”無法爬升。

2、速度與高度：405Hz時無負載爬升速度最快，達120mm/s；395-420Hz時最大爬升高度11.5cm（受限于測試桿長度），換用20cm桿可爬至頂部并躍出，速度與頻率關系圖見圖4。

圖4機器人攀爬速度與頻率的關系

性能對比：在100g以下微型機器人中，相對速度（3.64身長/s）最大，質量（82mg）最小，優于傳統仿尺蠖/輪式爬桿機器人，對比圖見圖5。

圖5多種攀爬機器人的相對身長速度與質量的對比

安泰放大器在此應用中的產品優勢：

一、高電壓輸出能力——為壓電驅動器提供高電場強度，激發所需扭轉振動模態

二、寬頻帶與平坦響應——精準匹配關鍵頻段，保障爬升速度-頻率特性精確測量

三、四象限輸出與低失真——穩定驅動壓電容性負載，保障長時連續爬升測試的重復性與波形純凈度

【推薦產品】：ATA-2082高壓放大器

圖：ATA-2082高壓放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發、生產和銷售的高科技企業。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。

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