CN107237872B - 基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，包括基体,在基体的上方位置设有杠杆机构，杠杆朝向或者背向平台运动部分一侧为厚度变化一侧，杠杆靠近基体端的两侧各设有一个压块，且两个压块的中轴线位于杠杠厚度最大处；杠杆机构靠近平台运动部分端通过连杆与平台运动部分的边沿中心位置连接；位于杠杆上方的压块其远离杠杆一侧端面所对基体部分设有容纳预紧弹簧的圆形孔，圆形孔外端面与预紧螺母配合；位于杠杆下方压块的远离杠杆一侧端面所对基体部分设有容纳压电陶瓷致动器的圆形孔，圆形孔与压电陶瓷紧固螺母配合；平台运动部分通过平台导向机构与基体连接；平台运动部分与杠杆机构相对一侧中心位置连接有位移测量机构。
Description
技术领域
本发明涉及一种细化分辨率的微纳操作手段，具体涉及基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台设计方法，属于微纳操作领域。
背景技术
随着近年来生物基因技术、纳米检测操控技术的发展，人们对具有纳米甚至是亚纳米级分辨率的微纳操控技术提出了新的需求，同时也对传统超精密操作手段提出了挑战。尤其是20世纪90年代，A.Midha和L.L.Howell提出了柔顺机构的概念，实现了传动机构的革新，极大的促进了微纳操作平台设计方法的发展，打开了全新的设计理念。基于柔顺机构的微纳操控平台的设计与开发一直是世界研究领域的一个持续性热点。其中，基于压电陶瓷驱动的可以实现毫米级行程的平台相关设计，被诸多顶级期刊持续发表，同时相关发明专利也得到授权。
文献[A New Flexure-Based YθNanomanipulator With Nanometer-ScaleResolution and Millimeter-Scale Workspace]中基于两级放大杠杆机构设计了Yθ两自由度微纳操作平台，实现3.1273mm×26.5°行程，分辨率为40nm。文献CN102543217A提出了一种宏微驱动二维一体定位平台，其宏动平台和微动平台分别由音圈电机和压电陶瓷驱动。该平台采用对称布置结构，具有良好的解耦性，在平面内XY方向能实现较大的位移输出。但是该平台结构较复杂，体积大，系统刚度和承载能力低，同时一阶固有频率低，且无法实现Z向转动。文献CN106113022A提出了一种单自由度微定位平台，该平台采用多级差动杠杆实现位移的放大，结构紧凑，同时具有较大的刚度和放大比，但多级差动杠杆会导致偏移误差和输出方向误差累积，不利于控制器的设计。
现有公开文献披露出的结构主要是通过设计放大机构实现输出位移的放大。在实际应用过程中，虽然该方式可以显著提高平台的输出位移行程，但由于限于电流驱动器或者电压驱动器自身输出分辨率问题，以及压电陶瓷之类致动器输出最低分辨率等因素，同时外界噪声的引入最终导致平台运动部分的分辨率远远超过由驱动器和致动器等计算得到的理论分辨率，在具有极限精度要求的检测及操作环境下，很难满足要求。
发明内容
针对现有文献披露的机构存在无法实现分辨率细化的问题，本发明提供基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台设计方法，其结构简单，借助结构改进设计实现输出分辨率细化功能。
本发明采取的技术方案为：
基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，包括：基体、杠杆机构、平台运动部分、平台导向机构、位移测量机构、压电陶瓷致动器、压电陶瓷紧固螺母、预紧螺母、预紧弹簧；
在所述基体的上方位置设有杠杆机构，所述杠杆机构由杠杆、第一压块、第二压块、支撑铰链、连杆组成，所述杠杆为等强度梁设计，杠杆朝向或者背向平台运动部分一侧为厚度变化一侧，杠杆靠近基体端的两侧各设有一个压块，且两个压块的中轴线位于杠杠厚度最大处，两个压块与杠杠之间通过方形铰链连接；杠杆机构靠近平台运动部分端通过连杆与平台运动部分的边沿中心位置连接；且在杠杆机构的厚度恒定侧设有支撑铰链；位于杠杆上方的压块其远离杠杆一侧端面所对基体部分设有容纳预紧弹簧的圆形孔，所述圆形孔外端面设有内螺纹，所述内螺纹与预紧螺母配合，所述的预紧螺母预紧弹簧对压块实施一定的压力；位于杠杆下方压块的远离杠杆一侧端面所对基体部分设有容纳压电陶瓷致动器的圆形孔，所述圆形孔内设有内螺纹，所述内螺纹与压电陶瓷紧固螺母配合；所述平台运动部分四角位置通过平台导向机构与基体连接；平台运动部分与杠杆机构相对一侧中心位置连接有位移测量机构。
进一步的，与压电陶瓷致动器端部球头配合的压电陶瓷紧固螺母一端设有球形孔，所述球形孔与压电陶瓷致动器端部球头为过度配合。
进一步的，所述连杆一端通过方形铰链与杠杆连接，连杆另一端通过方形铰链与平台运动部分边沿中心位置连接。
进一步的，所述连杆中心轴线与支撑铰链中心轴线间距为L1，同理，支撑铰链中心轴线与第一压块中心轴线间距为L2，其中L1﹤L2。
进一步的，所述预紧弹簧一端与第二压块远离杠杆一侧端面直接配合，预紧弹簧另一端与预紧螺母端面配合，所述预紧螺母与预紧弹簧配合的一端设有圆柱形销，所述圆柱形销与预紧弹簧端部内孔为过盈配合。
进一步的，所述平台导向机构为L型板簧机构，所述L型板簧机构一端与平台运动部分连接，另一端与基体连接。
进一步的，所述位移测量机构包括夹持机构、光栅读数头、夹持块、夹持螺钉、光栅尺，所述夹持机构为C型结构，夹持机构靠近平台运动部分一侧中心位置与平台运动部分通过方形结构实现整体式连接，夹持机构中心位置容纳一个光栅尺，所述的光栅尺的两侧各设有一个夹持块，所述的夹持块通过夹持螺钉固定；光栅尺的下部设有与其配合使用的光栅读数头。
进一步的，位于杠杆下方压块其靠近平台运动部分一侧的侧面中心位置设有容纳压电陶瓷致动器端部球头的半球形孔，所述半球形孔与压电陶瓷致动器端部球头为过度配合。
进一步的，所述压电陶瓷紧固螺母和预紧螺母的非配合端面中心位置设有内六方孔。
进一步的，位于杠杆下方压块其远离杠杆一侧端面所对基体部分设有的容纳压电陶瓷致动器的圆形孔孔径大于压电陶瓷致动器的公称尺寸。
进一步的，所述杠杆机构和位移测量机构分别设有两个，其相对平台运动部分对角线对称分布。
本发明所取得的有益效果：
本发明借助杠杆机构设计可以实现输入位移与输出位移的比例调节，可以满足在驱动器与致动器自身极限分辨率前提下，借助结构实现平台运动部分输出位移分辨率的细化，满足人们对具有纳米甚至是亚纳米级分辨率的微纳操控技术的新需求，同时克服了传统超精密操作手段的限制。其中，借助夹持螺钉与加持块可以实现光栅尺的双向夹持，同时实现光栅尺的双向调节，在实际应用中可以实现光栅尺的零位调节。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。
图1为本发明的实施例1整体结构图。
图2为本发明的实施例1局部结构剖视图。
图3为本发明的实施例2整体结构图。
图4为本发明的实施例3整体结构图。
图5为本发明的实施例4整体结构图。
图中：1-基体、2-杠杆机构、3-杠杆、4-第一压块、5-第二压块、6-支撑铰链、7-连杆、8-平台运动部分、9-平台导向机构、10-位移测量机构、11-夹持机构、12-光栅读数头、13-夹持块、14-夹持螺钉、15-光栅尺、16-压电陶瓷致动器、17-压电陶瓷紧固螺母、18-预紧螺母、19-预紧弹簧、20-音圈电机定子、21-音圈电机动子、22-第一紧固螺栓、23-第二紧固螺栓、24-连接机构、25-连接块、26-第一导向机构、27-第二导向机构。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
如图1、2所示，基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台设计方法，结构包括：基体1、杠杆机构2、平台运动部分8、平台导向机构9、位移测量机构10、压电陶瓷致动器16、压电陶瓷紧固螺母17、预紧螺母18、预紧弹簧19；基体1为铝合金方形块结构，基体1内部上方位置设有经线切割加工的杠杆机构2，所述杠杆机构2由杠杆3、第一压块4、第二压块5、支撑铰链6、连杆7组成，所述杠杆3为等强度梁设计，杠杆3朝向平台运动部分8一侧为厚度变化一侧，杠杆3靠近基体1边沿一端厚度变化一侧设有第一压块4，所述第一压块4中轴线位于杠杆3厚度最大处，第一压块4与杠杆3之间通过方形铰链连接，杠杆3靠近基体1边沿一端厚度恒定一侧设有第二压块5，所述第二压块5与杠杆3之间通过方形铰链连接，杠杆3靠近平台运动部分8一端厚度恒定一侧设有支撑铰链6，所述支撑铰链6为方形铰链，杠杆3靠近平台运动部分8一端厚度变化一侧端部设有连杆7，所述连杆7一端通过方形铰链与杠杆3连接，连杆7另一端通过方形铰链与平台运动部分8边沿中心位置连接，所述连杆7中心轴线与支撑铰链6中心轴线间距为L1，同理，支撑铰链6中心轴线与第一压块4中心轴线间距为L2，其中L1﹤L2，第二压块5远离杠杆3一侧端面所对基体1部分设有容纳预紧弹簧19的圆形孔，所述圆形孔外端面设有内螺纹，所述内螺纹与预紧螺母18配合，所述预紧弹簧19一端与第二压块5远离杠杆3一侧端面直接配合，预紧弹簧19另一端与预紧螺母18端面配合，所述预紧螺母18与预紧弹簧19配合的一端设有圆柱形销，所述圆柱形销与预紧弹簧19端部内孔为过盈配合，第一压块4远离杠杆3一侧端面所对基体1部分设有容纳压电陶瓷致动器16的圆形孔，所述圆形孔内设有内螺纹，所述内螺纹与压电陶瓷紧固螺母17配合，与压电陶瓷致动器16端部球头配合的压电陶瓷紧固螺母17一端设有球形孔，所述球形孔与压电陶瓷致动器16端部球头为过度配合，平台运动部分8为方形体结构，平台运动部分8顶面均匀设有螺纹通孔，所述平台运动部分8四角位置通过平台导向机构9与基体1连接，所述平台导向机构9为L型板簧机构，所述L型板簧机构一端与平台运动部分8连接，另一端与基体1连接，平台运动部分8与杠杆3相对一侧中心位置连接有位移测量机构10，所述位移测量机构10包括夹持机构11、光栅读数头12、夹持块13、夹持螺钉14、光栅尺15，所述夹持机构11为C型结构，夹持机构11靠近平台运动部分8一侧中心位置与平台运动部分8通过方形结构实现整体式连接，夹持机构11中心位置设有容纳光栅尺15的方形槽，所述方形槽两侧设有容纳夹持螺钉14的螺纹孔，所述夹持螺钉14配合所述螺纹孔，夹持螺钉14末端与夹持块13的端面接触，所述夹持块13的另一端面远离平台运动部分8边沿设有夹持光栅尺15的方形凸起，光栅尺15两端分别设有一个夹持块13，与所述光栅尺15相对的基体1部分设有容纳光栅读数头12的方形体空腔，所述光栅读数头12位于所述方形体空腔中，并借助螺钉实现固定，与夹持螺钉14相对的基体1部分设有调节夹持螺钉14的圆形通孔；所述第一压块4靠近平台运动部分8一侧的侧面中心位置设有容纳压电陶瓷致动器16端部球头的半球形孔，所述半球形孔与压电陶瓷致动器16端部球头为过度配合；所述第一压块4中心轴线与第二压块5中心轴线同轴；所述压电陶瓷紧固螺母17和预紧螺母18的非配合端面中心位置设有内六方孔；所述第一压块4远离杠杆3一侧端面所对基体1部分设有的容纳压电陶瓷致动器16的圆形孔孔径大于压电陶瓷致动器16的公称尺寸；所述杠杆机构2和位移测量机构10分别设有两个，其相对平台运动部分8对角线对称分布。
实施例2：
如图3所示，基于杠杆传动的输出位移分辨率细化压电陶瓷驱动型微纳操作平台设计方法，结构包括：基体1、杠杆机构2、平台运动部分8、平台导向机构9、位移测量机构10、压电陶瓷致动器16、压电陶瓷紧固螺母17、预紧螺母18、预紧弹簧19；基体1为铝合金方形块结构，基体1内部上方位置设有经线切割加工的杠杆机构2，所述杠杆机构2由杠杆3、第一压块4、第二压块5、支撑铰链6、连杆7组成，所述杠杆3为等强度梁设计，杠杆3远离平台运动部分8一侧为厚度变化一侧，杠杆3靠近基体1边沿一端厚度恒定一侧设有第一压块4，所述第一压块4中轴线位于杠杆3厚度最大处，第一压块4与杠杆3之间通过方形铰链连接，杠杆3靠近基体1边沿一端厚度变化一侧设有第二压块5，所述第二压块5与杠杆3之间通过方形铰链连接，杠杆3靠近平台运动部分8一端厚度恒定一侧设有支撑铰链6，所述支撑铰链6为方形铰链，杠杆3靠近平台运动部分8一端厚度恒定一侧端部设有连杆7，所述连杆7一端通过方形铰链与杠杆3连接，连杆7另一端通过方形铰链与平台运动部分8边沿中心位置连接，所述连杆7中心轴线与支撑铰链6中心轴线间距为L1，同理，支撑铰链6中心轴线与第一压块4中心轴线间距为L2，其中L1﹤L2，第二压块5远离杠杆3一侧端面所对基体1部分设有容纳预紧弹簧19的圆形孔，所述圆形孔外端面设有内螺纹，所述内螺纹与预紧螺母18配合，所述预紧弹簧19一端与第二压块5远离杠杆3一侧端面直接配合，预紧弹簧19另一端与预紧螺母18端面配合，所述预紧螺母18与预紧弹簧19配合的一端设有圆柱形销，所述圆柱形销与预紧弹簧19端部内孔为过盈配合，第一压块4远离杠杆3一侧端面所对基体1部分设有容纳压电陶瓷致动器16的圆形孔，所述圆形孔内设有内螺纹，所述内螺纹与压电陶瓷紧固螺母17配合，与压电陶瓷致动器16端部球头配合的压电陶瓷紧固螺母17一端设有球形孔，所述球形孔与压电陶瓷致动器16端部球头为过度配合，平台运动部分8为方形体结构，平台运动部分8顶面均匀设有螺纹通孔，所述平台运动部分8四角位置通过平台导向机构9与基体1连接，所述平台导向机构9为L型板簧机构，所述L型板簧机构一端与平台运动部分8连接，另一端与基体1连接，平台运动部分8与杠杆3相对一侧中心位置连接有位移测量机构10，所述位移测量机构10包括夹持机构11、光栅读数头12、夹持块13、夹持螺钉14、光栅尺15，所述夹持机构11为C型结构，夹持机构11靠近平台运动部分8一侧中心位置与平台运动部分8通过方形结构实现整体式连接，夹持机构11中心位置设有容纳光栅尺15的方形槽，所述方形槽两侧设有容纳夹持螺钉14的螺纹孔，所述夹持螺钉14配合所述螺纹孔，夹持螺钉14末端与夹持块13的端面接触，所述夹持块13的另一端面远离平台运动部分8边沿设有夹持光栅尺15的方形凸起，光栅尺15两端分别设有一个夹持块13，与所述光栅尺15相对的基体1部分设有容纳光栅读数头12的方形体空腔，所述光栅读数头12位于所述方形体空腔中，并借助螺钉实现固定，与夹持螺钉14相对的基体1部分设有调节夹持螺钉14的圆形通孔；所述第一压块4靠近平台运动部分8一侧的侧面中心位置设有容纳压电陶瓷致动器16端部球头的半球形孔，所述半球形孔与压电陶瓷致动器16端部球头为过度配合；所述第一压块4中心轴线与第二压块5中心轴线同轴；所述压电陶瓷紧固螺母17和预紧螺母18的非配合端面中心位置设有内六方孔；所述第一压块4远离杠杆3一侧端面所对基体1部分设有的容纳压电陶瓷致动器16的圆形孔孔径大于压电陶瓷致动器16的公称尺寸；所述杠杆机构2和位移测量机构10分别设有两个，其相对平台运动部分8对角线对称分布。
实施例3：
如图4所示，基于杠杆传动的输出位移分辨率细化音圈电机驱动型微纳操作平台设计方法，结构包括：基体1、音圈电机定子20、音圈电机动子21、第一紧固螺栓22、第二紧固螺栓23、连接机构24、连接块25、第一导向机构26、第二导向机构27、杠杆机构2、平台运动部分8、平台导向机构9；基体1为铝合金方形块结构，基体1内部侧边位置设有经线切割加工的容纳音圈电机定子20的方形空腔，所述方形空腔底部设有容纳第一紧固螺栓22的两个对称分布的圆形通孔，所述第一紧固螺栓22通过所述圆形通孔与音圈电机定子20末端螺纹孔配合，音圈电机动子21位于音圈电机定子20内，所述音圈电机动子21与音圈电机定子20同轴布置，音圈电机动子21的线圈一端位于音圈电机定子20内部圆柱形空腔内，音圈电机动子21另一端与连接块25配合，所述连接块25设有容纳第二紧固螺栓23的两个对称分布的圆形通孔，所述第二紧固螺栓23通过所述圆形通孔与音圈电机动子21末端螺纹孔配合，所述连接块25两侧分别通过连接机构24与基体1连接，所述连接块25与安装音圈电机动子21相对的一侧中心位置设有方形凸起，所述方形凸起末端设有一个半圆形铰链，方形凸起通过所述半圆形铰链与第一导向机构26一侧中心位置连接，所述第一导向机构26为矩形板簧结构，第一导向机构26另一侧中心位置设有一个半圆形铰链，第一导向机构26另一侧通过所述半圆形铰链与杠杆机构2一端侧面连接，所述杠杆机构2一端另一侧面设有一个半圆形铰链，杠杆机构2一端另一侧面通过所述半圆形铰链与第二导向机构27一侧中心位置连接，所述第二导向机构27为矩形板簧结构，第二导向机构27另一侧中心位置设有一个半圆形铰链，第二导向机构27另一侧通过所述半圆形铰链与基体1连接，杠杆机构2另一端侧面设有一个方形凸起，所述方形凸起末端设有串联形式的两个半圆形铰链，杠杆机构2端部通过所述的两个半圆形铰链与平台运动部分8连接，所述平台运动部分8为方形体结构，平台运动部分8两侧分别通过平台导向机构9与基体1连接，杠杆机构2设有一个方形凸起一端的同一侧远离所述方形凸起的位置设有一个半圆形铰链，所述杠杆机构2通过所述半圆形铰链与基体1连接，杠杆机构2端部侧面设有的方形凸起中心轴线与连接杠杆机构2与基体1的半圆形铰链中心轴线间距为L1，同理，连接杠杆机构2与基体1的半圆形铰链中心轴线与第一导向机构26及第二导向机构27中心轴线间距为L2，其中L1﹤L2；所述杠杆机构2端部侧面设有的方形凸起中心轴线与平台运动部分8中心轴同轴；所述第一导向机构26两侧的半圆形铰链形成的中心轴线与第二导向机构27两侧的半圆形铰链形成的中心轴线同轴；所述第一导向机构26或第二导向机构27中心轴线与音圈电机动子21或音圈电机定子20同轴；所述连接机构24为双稳态机构类型，连接机构24内侧与连接块25两端连接，连接机构24外侧偏向第一导向机构26与基体1连接；所述平台导向机构9为平行板簧机构，所述平台导向机构9由四条板簧构成，内侧两条板簧一侧与平台运动部分8侧边连接，外侧两条板簧一侧直接与基体1连接，内侧两条板簧和外侧两条板簧远离平台运动部分8的一侧通过方形块结构固连。
实施例4：
如图5所示，基于杠杆传动的输出位移分辨率细化音圈电机驱动型微纳操作平台设计方法，结构包括：基体1、音圈电机定子20、音圈电机动子21、第一紧固螺栓22、第二紧固螺栓23、连接机构24、连接块25、第一导向机构26、第二导向机构27、杠杆机构2、平台运动部分8、平台导向机构9；基体1为铝合金方形块结构，基体1内部侧边位置设有经线切割加工的容纳音圈电机定子20的方形空腔，所述方形空腔底部设有容纳第一紧固螺栓22的两个对称分布的圆形通孔，所述第一紧固螺栓22通过所述圆形通孔与音圈电机定子20末端螺纹孔配合，音圈电机动子21位于音圈电机定子20内，所述音圈电机动子21与音圈电机定子20同轴布置，音圈电机动子21的线圈一端位于音圈电机定子20内部圆柱形空腔内，音圈电机动子21另一端与连接块25配合，所述连接块25设有容纳第二紧固螺栓23的两个对称分布的圆形通孔，所述第二紧固螺栓23通过所述圆形通孔与音圈电机动子21末端螺纹孔配合，所述连接块25两侧分别通过连接机构24与基体1连接，所述连接块25与安装音圈电机动子21相对的一侧中心位置设有方形凸起，所述方形凸起末端设有一个半圆形铰链，方形凸起通过所述半圆形铰链与第一导向机构26一侧中心位置连接，所述第一导向机构26为矩形板簧结构，第一导向机构26另一侧中心位置设有一个半圆形铰链，第一导向机构26另一侧通过所述半圆形铰链与杠杆机构2一端侧面连接，所述杠杆机构2一端另一侧面设有一个半圆形铰链，杠杆机构2一端另一侧面通过所述半圆形铰链与第二导向机构27一侧中心位置连接，所述第二导向机构27为矩形板簧结构，第二导向机构27另一侧中心位置设有一个半圆形铰链，第二导向机构27另一侧通过所述半圆形铰链与基体1连接，杠杆机构2另一端侧面设有一个方形凸起，所述方形凸起末端设有串联形式的两个半圆形铰链，杠杆机构2端部通过所述的两个半圆形铰链与平台运动部分8连接，所述平台运动部分8为方形体结构，平台运动部分8两侧分别通过平台导向机构9与基体1连接，杠杆机构2设有一个方形凸起一端的另一侧远离所述方形凸起的位置设有一个半圆形铰链，所述杠杆机构2通过所述半圆形铰链与基体1连接，杠杆机构2端部侧面设有的方形凸起中心轴线与连接杠杆机构2与基体1的半圆形铰链中心轴线间距为L1，同理，连接杠杆机构2与基体1的半圆形铰链中心轴线与第一导向机构26及第二导向机构27中心轴线间距为L2，其中L1﹤L2；所述杠杆机构2端部侧面设有的方形凸起中心轴线与平台运动部分8中心轴同轴；所述第一导向机构26两侧的半圆形铰链形成的中心轴线与第二导向机构27两侧的半圆形铰链形成的中心轴线同轴；所述第一导向机构26或第二导向机构27中心轴线与音圈电机动子21或音圈电机定子20同轴；所述连接机构24为双稳态机构类型，连接机构24内侧与连接块25两端连接，连接机构24外侧偏向第一导向机构26与基体1连接；所述平台导向机构9为平行板簧机构，所述平台导向机构9由四条板簧构成，内侧两条板簧一侧与平台运动部分8侧边连接，外侧两条板簧一侧直接与基体1连接，内侧两条板簧和外侧两条板簧远离平台运动部分8的一侧通过方形块结构固连。
由于本发明采用了上述技术方案，其中，借助夹持螺钉14与加持块可以实现光栅尺15的双向夹持，同时实现光栅尺15的双向调节，在实际应用中可以实现光栅尺15的零位调节。本发明借助杠杆机构2设计可以实现输入位移与输出位移的比例调节，可以满足在驱动器与致动器自身极限分辨率前提下，借助结构实现平台运动部分8输出位移分辨率的细化，满足人们对具有纳米甚至是亚纳米级分辨率的微纳操控技术的新需求，同时克服了传统超精密操作手段的限制。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，包括：基体、杠杆机构、平台运动部分、平台导向机构、位移测量机构、压电陶瓷致动器、压电陶瓷紧固螺母、预紧螺母、预紧弹簧；
在所述基体的上方位置设有杠杆机构，所述杠杆机构由杠杆、压块、支撑铰链、连杆组成，所述杠杆为等强度梁设计，杠杆朝向或者背向平台运动部分一侧为厚度变化一侧，杠杆靠近基体端的两侧各设有一个压块，且两个压块的中轴线位于杠杠厚度最大处，两个压块与杠杠之间通过方形铰链连接；杠杆机构靠近平台运动部分端通过连杆与平台运动部分的边沿中心位置连接；且在杠杆机构的厚度恒定侧设有支撑铰链；位于杠杆上方的压块其远离杠杆一侧端面所对基体部分设有容纳预紧弹簧的圆形孔，所述圆形孔外端面设有内螺纹，所述内螺纹与预紧螺母配合，所述的预紧螺母预紧弹簧对压块实施一定的压力；位于杠杆下方压块的远离杠杆一侧端面所对基体部分设有容纳压电陶瓷致动器的圆形孔，所述圆形孔内设有内螺纹，所述内螺纹与压电陶瓷紧固螺母配合；所述平台运动部分四角位置通过平台导向机构与基体连接；平台运动部分与杠杆机构相对一侧中心位置连接有位移测量机构；
所述位移测量机构包括夹持机构、光栅读数头、夹持块、夹持螺钉、光栅尺，所述夹持机构为C型结构，夹持机构靠近平台运动部分一侧中心位置与平台运动部分通过方形结构实现整体式连接，夹持机构中心位置容纳一个光栅尺，所述的光栅尺的两侧各设有一个夹持块，所述的夹持块通过夹持螺钉固定；光栅尺的下部设有与其配合使用的光栅读数头。
2.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，与压电陶瓷致动器端部球头配合的压电陶瓷紧固螺母一端设有球形孔，所述球形孔与压电陶瓷致动器端部球头为过度配合。
3.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，所述连杆一端通过方形铰链与杠杆连接，连杆另一端通过方形铰链与平台运动部分边沿中心位置连接。
4.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，所述连杆中心轴线与支撑铰链中心轴线间距为L 1，同理，支撑铰链中心轴线与第一压块中心轴线间距为L 2，其中L 1﹤L 2。
5.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，所述预紧弹簧一端与第二压块远离杠杆一侧端面直接配合，预紧弹簧另一端与预紧螺母端面配合，所述预紧螺母与预紧弹簧配合的一端设有圆柱形销，所述圆柱形销与预紧弹簧端部内孔为过盈配合。
6.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，所述平台导向机构为L型板簧机构，所述L型板簧机构一端与平台运动部分连接，另一端与基体连接。
7.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，位于杠杆下方压块其靠近平台运动部分一侧的侧面中心位置设有容纳压电陶瓷致动器端部球头的半球形孔，所述半球形孔与压电陶瓷致动器端部球头为过度配合。
8.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，所述杠杆机构和位移测量机构分别设有两个，其相对平台运动部分对角线对称分布。
9.如权利要求1所述的基于杠杆传动的位移分辨率细化微纳操作平台，其特征在于，位于杠杆下方压块其远离杠杆一侧端面所对基体部分设有的容纳压电陶瓷致动器的圆形孔孔径大于压电陶瓷致动器的公称尺寸。
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