CN102179803A - 基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器 - Google Patents

基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器 Download PDF

Info

Publication number
CN102179803A
CN102179803A CN2011100813766A CN201110081376A CN102179803A CN 102179803 A CN102179803 A CN 102179803A CN 2011100813766 A CN2011100813766 A CN 2011100813766A CN 201110081376 A CN201110081376 A CN 201110081376A CN 102179803 A CN102179803 A CN 102179803A
Authority
CN
China
Prior art keywords
arc
micro
fixed fingers
assembly
clamping limb
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100813766A
Other languages
English (en)
Inventor
苑伟政
张峰
常洪龙
谢建兵
何洋
丁继亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN2011100813766A priority Critical patent/CN102179803A/zh
Publication of CN102179803A publication Critical patent/CN102179803A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

本发明公开了一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，用于微操作系统、微小机器人、微装配、微焊接以及微小物体的搬迁操作，属于微机电系统领域。本发明在微夹持器的弧形活动梳齿、固定梳齿分别施加不同的驱动电压，活动梳齿在静电力驱动下带动微夹持臂摆动实现微夹持器的开合动作。在工作过程中，微夹持器产生较大开合角度和位移时，弧形活动梳齿与固定梳齿之间产生圆周相对运动，梳齿间距几乎不发生改变，因此就不易发生侧向吸合，所以，采用弧形静电梳齿驱动的微夹持器可以实现较大的开合角度和位移。

Description

基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器
所属领域：
本发明涉及一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，用于微操作系统、微小机器人、微装配、微焊接以及微小物体的搬迁操作，属于微机电系统领域。
背景技术：
微机电系统(MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。微夹持器是微机电系统的关键组成部分，是连接宏观与微观世界的基本工具。在精密仪器、生物医学、航空航天及军事领域都有着广泛的应用前景。微夹持器按照驱动方式划分可分为压电驱动、热驱动、静电驱动等类型。
静电驱动微夹持器具有制作工艺与IC工艺兼容、易实现小型化和和集成化、响应速度快、控制方便、结构简单等优点，因此在微机电系统领域得到广泛应用。参见图2，在公开号为CN1410346A的专利文献“一种静电致动微夹持器”中，提出了一种采用直线形静电梳齿驱动的微夹持器，在微夹持器直线形的活动梳齿、固定梳齿分别施加不同的驱动电压，活动梳齿在静电力驱动下带动微夹持臂摆动实现微夹持器的开合动作。这种采用直线形静电梳齿驱动的微夹持器因要获得足够的静电驱动力，活动梳齿与固定梳齿之间的间距就较小，因而在产生较大开合角度和位移时，活动梳齿与固定梳齿就会发生侧向吸合，导致微夹持器失效。因此采用直线形静电梳齿驱动的微夹持器存在开合角度小和位移小等缺点。
发明内容：
本发明的目的是：为克服现有技术中直线形静电梳齿驱动的微夹持器存在开合角度小和位移小的缺点，本发明提出了一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，在微夹持器的弧形活动梳齿、固定梳齿分别施加不同的驱动电压，活动梳齿在静电力驱动下带动微夹持臂摆动实现微夹持器的开合动作。采用弧形静电梳齿驱动的微夹持器可以实现较大的开合角度和位移。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：参见图1，一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，包括左夹持臂部件1和右夹持臂部件21；左夹持臂部件1包括张开驱动弧形固定梳齿组件I 2、闭合驱动弧形固定梳齿组件I 3和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件I 2包括一组固定在梁I 5上的弧形固定梳齿I 6，梁I 5两端固定在锚点I 4上；所述闭合驱动弧形固定梳齿组件I 3包括一组固定在梁II 14上的弧形固定梳齿II 12，梁II 14两端固定在锚点II 13上；两组弧形活动梳齿I 7分别与弧形固定梳齿I 6和弧形固定梳齿II 12构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿I 7位于夹持臂I 9上，夹持臂I 9一端固定在锚点III 8上，另一端连接夹持臂端I 10；
右夹持臂部件21和左夹持臂部件1为对称结构，右夹持臂部件21包括张开驱动弧形固定梳齿组件II 22、闭合驱动弧形固定梳齿组件II 23和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件II 22包括一组固定在梁III 25上的弧形固定梳齿III 26，梁III 25两端固定在锚点IV 24上；所述闭合驱动弧形固定梳齿组件II 23包括一组固定在梁IV 34上的弧形固定梳齿组件IV 32，梁IV 34两端固定在锚点V 33上；两组弧形活动梳齿II 27分别与弧形固定梳齿III 26和弧形固定梳齿IV 32构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿II 27位于夹持臂II 29上，夹持臂II 29一端固定在锚点VI 28上，另一端连接夹持臂端II 30；
左夹持臂部件1上的夹持臂端I 10和右夹持臂部件21的夹持臂端II 30构成一个可以开合的夹持臂。
为了增大微夹持器与微小物体之间的接触面积，夹持臂端II 30和夹持臂端I 10的相向内侧均为锯齿形。
本发明的有益效果是：在工作过程中，微夹持器产生较大开合角度和位移时，弧形活动梳齿与固定梳齿之间产生圆周相对运动，梳齿间距几乎不发生改变，因此就不易发生侧向吸合。所以，采用弧形静电梳齿驱动的微夹持器可以实现较大的开合角度和位移。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明(附图在文字中的引用说明)
图1用本发明提出的基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器结构示意图；
图2是现有技术中的静电致动微夹持器结构示意图；
图中，1-左夹持臂部件，2-张开驱动弧形固定梳齿组件I，3-闭合驱动弧形固定梳齿组件I，4锚点I，5-梁I，6弧形固定梳齿I，7-弧形活动梳齿I，8-锚点III，9-夹持臂，10-夹持臂端I，12-弧形固定梳齿II，13-锚点II；14-梁II，21-右夹持臂部件，22-张开驱动弧形固定梳齿组件II 22，23-闭合驱动弧形固定梳齿组件II，24-锚点IV；25-梁III，26-弧形固定梳齿III，27-弧形活动梳齿II，28-锚点VI，29-夹持臂II，30-夹持臂端II，32弧形固定梳齿组件IV，33-锚点V，34-梁IV。
具体实施方式：
参阅图1，本实施例中的基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，包括左夹持臂部件1和右夹持臂部件21；左夹持臂部件1包括张开驱动弧形固定梳齿组件I 2、闭合驱动弧形固定梳齿组件I 3和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件I 2包括一组固定在梁I 5上的弧形固定梳齿I 6，梁I 5两端固定在锚点I 4上；所述闭合驱动弧形固定梳齿组件I 3包括一组固定在梁II 14上的弧形固定梳齿II 12，梁II 14两端固定在锚点II 13上；两组弧形活动梳齿I 7分别与弧形固定梳齿I 6和弧形固定梳齿II 12构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿I 7位于夹持臂I 9上，夹持臂I 9一端固定在锚点III 8上，另一端连接夹持臂端I 10；
右夹持臂部件21和左夹持臂部件1为对称结构，右夹持臂部件21包括张开驱动弧形固定梳齿组件II 22、闭合驱动弧形固定梳齿组件II 23和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件II 22包括一组固定在梁III 25上的弧形固定梳齿III 26，梁III 25两端固定在锚点IV 24上：所述闭合驱动弧形固定梳齿组件II 23包括一组固定在梁IV 34上的弧形固定梳齿组件IV 32，梁IV 34两端固定在锚点V 33上；两组弧形活动梳齿II 27分别与弧形固定梳齿III 26和弧形固定梳齿IV 32构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿II 27位于夹持臂II 29上，夹持臂II 29一端固定在锚点VI 28上，另一端连接夹持臂端II 30；
左夹持臂部件1上的夹持臂端I 10和右夹持臂部件21的夹持臂端II 30构成一个可以开合的夹持臂。
为了增大微夹持器与微小物体之间的接触面积，夹持臂端II 30和夹持臂端I 10的相向内侧均为锯齿形。
当该基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器工作时，按照夹持臂部件的张开和闭合运动形式，可分为：(1)左夹持臂部件1闭合，右夹持臂部件21闭合；(2)左夹持臂部件1张开，右夹持臂部件21张开；(3)左夹持臂部件1张开，右夹持臂部件21闭合；(4)左夹持臂部件1闭合，右夹持臂部件21张开。
(1)左夹持臂部件1闭合，右夹持臂部件21闭合：将锚点I 4和锚点III 8接地，锚点II13施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿I 7和弧形活动梳齿II 12的静电驱动力作用下，左夹持臂部件1向内闭合；将锚点IV 24和锚点VI 28接地，锚点V 33施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿II 27和弧形活动梳齿IV 32的静电驱动力作用下，右夹持臂部件21向内闭合。
(2)左夹持臂部件1张开，右夹持臂部件21张开：将锚点II 13和锚点III 8接地，锚点I 4施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿I 7和弧形固定梳齿I 6的静电驱动力作用下，左夹持臂部件1向外张开；将锚点V 33和锚点VI 28接地，锚点IV 24施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿II 27和弧形固定梳齿III 26的静电驱动力作用下，右夹持臂部件21向外张开。
(3)左夹持臂部件1张开，右夹持臂部件21闭合：将锚点II 13和锚点III 8接地，锚点I 4施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿I 7和弧形固定梳齿I 6的静电驱动力作用下，左夹持臂部件1向外张开；将锚点IV 24和锚点VI 28接地，锚点V 33施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿II 27和弧形活动梳齿IV 32的静电驱动力作用下，右夹持臂部件21向内闭合。
(4)左夹持臂部件1闭合，右夹持臂部件21张开：将锚点I 4和锚点III 8接地，锚点II13施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿I 7和弧形活动梳齿II 12的静电驱动力作用下，左夹持臂部件1向内闭合；将锚点V 33和锚点VI 28接地，锚点IV 24施加电压，活动夹持臂组件在弧形活动梳齿II 27和弧形固定梳齿III 26的静电驱动力作用下，右夹持臂部件21向外张开。
此外还可以单独控制其中一个夹持臂部件的张开或闭合运动，另一个夹持臂部件保持不动。
在工作过程中，微夹持器产生较大开合角度和位移时，弧形活动梳齿与固定梳齿之间产生圆周相对运动，梳齿间距几乎不发生改变，因此不易发生侧向吸合。所以，采用弧形静电梳齿驱动的微夹持器可以实现较大的开合角度和位移。

Claims (2)

1.一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，其特征在于：包括左夹持臂部件(1)和右夹持臂部件(21)；左夹持臂部件(1)包括张开驱动弧形固定梳齿组件I(2)、闭合驱动弧形固定梳齿组件I(3)和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件I(2)包括一组固定在梁I(5)上的弧形固定梳齿I(6)，梁I(5)两端固定在锚点I(4)上；所述闭合驱动弧形固定梳齿组件I(3)包括一组固定在梁II(14)上的弧形固定梳齿II(12)，梁II(14)两端固定在锚点II(13)上；两组弧形活动梳齿I(7)分别与弧形固定梳齿I(6)和弧形固定梳齿II(12)构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿I(7)位于夹持臂I(9)上，夹持臂I(9)一端固定在锚点III(8)上，另一端连接夹持臂端I(10)；
右夹持臂部件(21)和左夹持臂部件(1)为对称结构，右夹持臂部件(21)包括张开驱动弧形固定梳齿组件II(22)、闭合驱动弧形固定梳齿组件II(23)和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件II(22)包括一组固定在梁III(25)上的弧形固定梳齿III(26)，梁III(25)两端固定在锚点IV(24)上；所述闭合驱动弧形固定梳齿组件II(23)包括一组固定在梁IV(34)上的弧形固定梳齿组件IV(32)，梁IV(34)两端固定在锚点V(33)上；两组弧形活动梳齿II(27)分别与弧形固定梳齿III(26)和弧形固定梳齿IV(32)构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿II(27)位于夹持臂II(29)上，夹持臂II(29)一端固定在锚点VI(28)上，另一端连接夹持臂端II(30)；
左夹持臂部件(1)上的夹持臂端I(10)和右夹持臂部件(21)的夹持臂端II(30)构成一个可以开合的夹持臂。
2.一种如权利要求1所述的基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，其特征在于：所述夹持臂端II(30)和夹持臂端I(10)的相向内侧均为锯齿形。
CN2011100813766A 2011-03-31 2011-03-31 基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器 Pending CN102179803A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100813766A CN102179803A (zh) 2011-03-31 2011-03-31 基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100813766A CN102179803A (zh) 2011-03-31 2011-03-31 基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102179803A true CN102179803A (zh) 2011-09-14

Family

ID=44566191

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100813766A Pending CN102179803A (zh) 2011-03-31 2011-03-31 基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102179803A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109353985A (zh) * 2018-10-15 2019-02-19 北京航天控制仪器研究所 一种微机械静电驱动的弧形梳齿结构
CN110989163A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 西北工业大学 一种mems线性静电驱动技术

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1364141A (zh) * 2000-03-08 2002-08-14 大研化学工业株式会社 纳米镊子和纳米机械手
CN1410346A (zh) * 2002-11-29 2003-04-16 清华大学 一种静电致动微夹持器
CN1789960A (zh) * 2005-12-16 2006-06-21 北京工业大学 微结构单向弯拉疲劳试验装置
CN2864664Y (zh) * 2005-12-16 2007-01-31 北京工业大学 微结构双向弯拉疲劳试验装置
CN101407060A (zh) * 2008-11-14 2009-04-15 南开大学 基于mems工艺的微夹钳及控制系统
WO2010094102A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-26 Yu Sun Device for grasping and active release of micro and nano objects
CN101881616A (zh) * 2010-06-03 2010-11-10 西北工业大学 振动式单框架微控制力矩陀螺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1364141A (zh) * 2000-03-08 2002-08-14 大研化学工业株式会社 纳米镊子和纳米机械手
CN1410346A (zh) * 2002-11-29 2003-04-16 清华大学 一种静电致动微夹持器
CN1789960A (zh) * 2005-12-16 2006-06-21 北京工业大学 微结构单向弯拉疲劳试验装置
CN2864664Y (zh) * 2005-12-16 2007-01-31 北京工业大学 微结构双向弯拉疲劳试验装置
CN101407060A (zh) * 2008-11-14 2009-04-15 南开大学 基于mems工艺的微夹钳及控制系统
WO2010094102A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-26 Yu Sun Device for grasping and active release of micro and nano objects
CN101881616A (zh) * 2010-06-03 2010-11-10 西北工业大学 振动式单框架微控制力矩陀螺

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109353985A (zh) * 2018-10-15 2019-02-19 北京航天控制仪器研究所 一种微机械静电驱动的弧形梳齿结构
CN109353985B (zh) * 2018-10-15 2021-06-11 北京航天控制仪器研究所 一种微机械静电驱动的弧形梳齿结构
CN110989163A (zh) * 2019-12-06 2020-04-10 西北工业大学 一种mems线性静电驱动技术
CN110989163B (zh) * 2019-12-06 2023-03-31 西北工业大学 一种mems线性静电驱动技术

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102581854B (zh) 压电驱动式微夹持器
Ouyang et al. Micro-motion devices technology: The state of arts review
CN203339985U (zh) 新型尺蠖式仿生爬行压电精密驱动平台
CN108818495B (zh) 基于压电驱动的柔性机器人及其控制方法
CN108527413B (zh) 一种压电驱动柔顺灵巧手
CN104467526A (zh) 一种实现单向运动的惯性粘滑式跨尺度运动平台
CN109980989B (zh) 一种两自由度超精密微细物体操作器及其激励方法
CN107498575B (zh) 一种具有力传感器的柔性微夹钳
CN107070294B (zh) 一种基于柔性铰链的惯性跳跃压电驱动装置
CN109889086B (zh) 一种三自由度压电驱动微纳操控机械臂及其激励方法
CN102179803A (zh) 基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器
CN106965133B (zh) 一种可变刚度的三自由度定位平台
CN102198656B (zh) 一种可限位锁止的静电驱动微夹持器
CN105196280B (zh) 冗余驱动型三平动微操作机器人
CN116191927B (zh) 一种基于压电双晶片驱动的平面三自由度执行器
CN206422712U (zh) 一种承载式的单向惯性压电旋转驱动器
JP6356461B2 (ja) 制御システム及び制御方法
CN202696501U (zh) 微纳米级仿生旋转驱动装置
CN107171589A (zh) 一种钹型两自由度压电驱动器及采用该驱动器实现的两自由度运动的激励方法
CN102751899A (zh) 微纳米级仿生多自由度驱动装置
TWM548606U (zh) 可撓性微型夾持裝置
CN108482511B (zh) 一种尺蠖式微动步行机器人
CN202438997U (zh) 压电驱动式微夹持器
CN209526667U (zh) 一种基于弹簧复位的粘滑式压电惯性直线驱动器
CN103427703A (zh) 基于剪切压电效应的微型纳米马达

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110914