CN108000459B - 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构 - Google Patents

一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构 Download PDF

Info

Publication number
CN108000459B
CN108000459B CN201810036204.9A CN201810036204A CN108000459B CN 108000459 B CN108000459 B CN 108000459B CN 201810036204 A CN201810036204 A CN 201810036204A CN 108000459 B CN108000459 B CN 108000459B
Authority
CN
China
Prior art keywords
workbench
curved beam
piezoelectric ceramic
base
outer base
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.)
Active
Application number
CN201810036204.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108000459A (zh
Inventor
林盛
邓旭彪
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.)
Dalian Jiaotong University
Original Assignee
Dalian Jiaotong 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 Dalian Jiaotong University filed Critical Dalian Jiaotong University
Priority to CN201810036204.9A priority Critical patent/CN108000459B/zh
Publication of CN108000459A publication Critical patent/CN108000459A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108000459B publication Critical patent/CN108000459B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25H—WORKSHOP EQUIPMENT, e.g. FOR MARKING-OUT WORK; STORAGE MEANS FOR WORKSHOPS
    • B25H1/00—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby
    • B25H1/14—Work benches; Portable stands or supports for positioning portable tools or work to be operated on thereby with provision for adjusting the bench top
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
    • B25J9/126—Rotary actuators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

本发明公开了一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构，包括外基座、内基座、工作台、曲梁柔顺元件和压电陶瓷驱动器；外基座、内基座和工作台均为矩形结构，且内基座位于工作台与外基座之间；工作台通过四个立式曲梁柔顺元件与内基座连接，内基座通过四个卧式曲梁柔顺元件与外基座连接。本发明为串并混联结构形式，克服单独串联或并联的缺点，实现其优势互补。内侧四个立式柔顺元件主要是为了实现X轴移动、Y轴移动和绕Z轴的旋转，外侧四个卧式柔顺元件实现绕X轴旋转、绕Y轴旋转和Z轴的移动，从而实现空间六自由度的运动。本发明可以利用曲梁不发生应力集中的特性，实现柔顺机构的大变形。本发明加工方便、结构简单、无需润滑、机构精度高。

Description

一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构
技术领域
本发明属于精密机械技术领域，尤其涉及一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构。
背景技术
柔顺机构是通过弹性变形传递和转换运动、力或能量的一种新型机构。柔顺机构具有成本低、寿命长、无需润滑、运动灵敏度高、易于生产等优点，这些优点使得柔顺机构在微电子机械系统、航天航空、精密定位等领域中得到广泛应用。由于现有的直梁柔顺机构大变形容易造成应力集中，且单独使用串联柔顺机构工作空间大但不能实现高精度定位，单独使用并联柔顺机构能实现精确定位但工作空间小，为适应新的需求，亟需提出一种兼顾大工作空间和高精度同时避免应力集中的空间柔顺机构。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种既能实现高精度定位，又工作空间大的六自由度混联曲梁空间柔顺机构。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构，包括外基座、内基座、工作台、曲梁柔顺元件和压电陶瓷驱动器；所述的曲梁柔顺元件包括立式曲梁柔顺元件和卧式曲梁柔顺元件；所述的外基座、内基座和工作台均为矩形结构，且内基座位于工作台与外基座之间；外基座、内基座和工作台在水平面上的对应边相互平行且具有同一条中心线；
所述的工作台通过四个立式曲梁柔顺元件与内基座连接，所述的内基座通过四个卧式曲梁柔顺元件与外基座连接；
所述的外基座的左侧和后侧各安装两个C型驱动架，所述的C型驱动架的上部横杆上各安装一个压电陶瓷驱动器，所述的压电陶瓷驱动器的驱动端与内基座的上表面接触；
所述的外基座上表面的右侧和前侧各安装两个短L型驱动架，所述的短L型驱动架的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器，所述的压电陶瓷驱动器的驱动端与内基座的侧表面接触；
所述的外基座上表面的前侧和后侧各安装一个长L型驱动架，所述的长L型驱动架的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器，所述的压电陶瓷驱动器的驱动端与工作台的侧表面接触；
所述的外基座内表面的右侧、左侧和前侧各安装两个卧式L型驱动架；所述的卧式L型驱动架的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器，所述的压电陶瓷驱动器的驱动端与内基座的下表面接触。
进一步地，所述的立式曲梁柔顺元件的一端沿垂直方向与工作台的侧边连接、另一端沿垂直方向与内基座内表面的侧边连接；四个立式曲梁柔顺元件的内凹面的朝向同时为逆时针方向或顺时针方向；所述的卧式曲梁柔顺元件的一端沿水平方向与内基座的下侧边连接、另一端沿水平方向与外基座内表面的侧边连接；四个卧式曲梁柔顺元件的内凹面的朝向同时朝上或朝下。
进一步地，所述的外基座的左侧两个C型驱动架上的压电陶瓷驱动器中心线所在平面与工作台左右中心面平行；
所述的外基座的后侧两个C型驱动架上的压电陶瓷驱动器中心线所在平面与工作台前后中心面平行；
所述的外基座上表面的右侧和前侧的四个短L型驱动架上的压电陶瓷驱动器中心线所在平面与工作台上下中心面平行；
所述的外基座上表面的前侧和后侧的两个长L型驱动架上的压电陶瓷驱动器中心线呈水平方向且与工作台左右中心面平行，前侧和后侧的两个长L型驱动架上的压电陶瓷驱动器中心线关于工作台左右中心面反对称；
所述的外基座内表面的右侧、左侧和前侧的各两个卧式L型驱动架上的压电陶瓷驱动器中心线所在平面与工作台上下中心面垂直。
与现有的技术相比较，本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用的六自由度混联空间曲梁柔顺机构为串并混联结构形式，克服单独串联或并联的缺点，实现其优势互补。内侧四个立式柔顺元件主要是为了实现工作台的X轴移动、Y轴移动和绕Z轴的旋转，外侧四个卧式柔顺元件主要是为了实现工作台的绕X轴旋转、绕Y轴旋转和Z轴移动，从而实现工作台的空间六自由度的运动。
2、本发明可以利用曲梁不发生应力集中的特性，实现柔顺机构的大变形。
3、本发明加工方便、结构简单、无需润滑、机构精度高。
附图说明
图1为本发明的结构立体图；
图2为图1的俯视图；
图3为图2的A-A剖面图。
图4为图2的B-B剖面图。
图中：1、外基座，2、内基座，3、工作台，4、立式曲梁柔顺元件，5、卧式曲梁柔顺元件，6、短L型驱动架，7、长L型驱动架，8、卧式L型驱动架，9、C型驱动架，10、压电陶瓷驱动器。
具体实施方式
下图结合附图对本发明进一步地描述。如图1-4所示，一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构，包括外基座1、内基座2、工作台3、曲梁柔顺元件和压电陶瓷驱动器10；所述的曲梁柔顺元件包括立式曲梁柔顺元件4和卧式曲梁柔顺元件5；所述的外基座1、内基座2和工作台3均为矩形结构，且内基座2位于工作台3与外基座1之间；外基座1、内基座2和工作台3在水平面上的对应边相互平行且具有同一条中心线；
所述的工作台3通过四个立式曲梁柔顺元件4与内基座2连接，所述的内基座2通过四个卧式曲梁柔顺元件5与外基座1连接；
所述的外基座1的左侧和后侧各安装两个C型驱动架9，所述的C型驱动架9的上部横杆上各安装一个压电陶瓷驱动器10，所述的压电陶瓷驱动器10的驱动端与内基座2的上表面接触；
所述的外基座1上表面的右侧和前侧各安装两个短L型驱动架6，所述的短L型驱动架6的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器10，所述的压电陶瓷驱动器10的驱动端与内基座2的侧表面接触；
所述的外基座1上表面的前侧和后侧各安装一个长L型驱动架7，所述的长L型驱动架7的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器10，所述的压电陶瓷驱动器10的驱动端与工作台3的侧表面接触；
所述的外基座1内表面的右侧、左侧和前侧各安装两个卧式L型驱动架8；所述的卧式L型驱动架8的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器10，所述的压电陶瓷驱动器10的驱动端与内基座2的下表面接触。
进一步地，所述的立式曲梁柔顺元件4的一端沿垂直方向与工作台3的侧边连接、另一端沿垂直方向与内基座2内表面的侧边连接；四个立式曲梁柔顺元件4的内凹面的朝向同时为逆时针方向或顺时针方向；所述的卧式曲梁柔顺元件5的一端沿水平方向与内基座2的下侧边连接、另一端沿水平方向与外基座1内表面的侧边连接；四个卧式曲梁柔顺元件5的内凹面的朝向同时朝上或朝下。
进一步地，所述的外基座1的左侧两个C型驱动架9上的压电陶瓷驱动器10中心线所在平面与工作台3左右中心面平行；
所述的外基座1的后侧两个C型驱动架9上的压电陶瓷驱动器10中心线所在平面与工作台3前后中心面平行；
所述的外基座1上表面的右侧和前侧的四个短L型驱动架6上的压电陶瓷驱动器10中心线所在平面与工作台3上下中心面平行；
所述的外基座1上表面的前侧和后侧的两个长L型驱动架7上的压电陶瓷驱动器10中心线呈水平方向且与工作台3左右中心面平行，前侧和后侧的两个长L型驱动架7上的压电陶瓷驱动器10中心线关于工作台3左右中心面反对称；
所述的外基座1内表面的右侧、左侧和前侧的各两个卧式L型驱动架8上的压电陶瓷驱动器10中心线所在平面与工作台3上下中心面垂直。
本发明的工作原理如下：
本发明利用压电控制器输入驱动电压，通过外基座1上表面右侧的两个短L型驱动架6上的压电陶瓷驱动器10使工作台3产生了X轴的移动。利用压电控制器输入驱动电压，通过外基座1上表面前侧两个短L型驱动架6上的压电陶瓷驱动器10使工作台3产生了Y轴的移动。利用压电控制器输入驱动电压，通过外基座1内表面左侧和右侧的4个卧式L型驱动架8上的压电陶瓷驱动器10使工作台3产生了Z轴的移动。利用压电控制器输入驱动电压，通过外基座1上表面后侧的两个C型驱动架9和外基座1内表面前侧的两个卧式L型驱动架8上的压电陶瓷驱动器10使工作台3受到两对大小相等、方向相反的驱动力作用，从而产生了绕X轴的转动。利用压电控制器输入驱动电压，通过外基座1上表面左侧的两个C型驱动架9和外基座1内表面右侧的两个卧式L型驱动架8上的压电陶瓷驱动器10，使工作台3受到两对大小相等、方向相反的驱动力作用，从而产生了绕Y轴的转动。利用压电控制器输入驱动电压，通过外基座1上表面的两个长L型驱动架7上的压电陶瓷驱动器10，使工作台3受到一对大小相等、方向相反的驱动力作用，从而产生了绕Z轴的转动。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构，其特征在于：包括外基座(1)、内基座(2)、工作台(3)、曲梁柔顺元件和压电陶瓷驱动器(10)；所述的曲梁柔顺元件包括立式曲梁柔顺元件(4)和卧式曲梁柔顺元件(5)；所述的外基座(1)、内基座(2)和工作台(3)均为矩形结构，且内基座(2)位于工作台(3)与外基座(1)之间；外基座(1)、内基座(2)和工作台(3)在水平面上的对应边相互平行且具有同一条中心线；
所述的工作台(3)通过四个立式曲梁柔顺元件(4)与内基座(2)连接，所述的内基座(2)通过四个卧式曲梁柔顺元件(5)与外基座(1)连接；
所述的外基座(1)的左侧和后侧各安装两个C型驱动架(9)，所述的C型驱动架(9)的上部横杆上各安装一个压电陶瓷驱动器(10)，所述的压电陶瓷驱动器(10)的驱动端与内基座(2)的上表面接触；
所述的外基座(1)上表面的右侧和前侧各安装两个短L型驱动架(6)，所述的短L型驱动架(6)的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器(10)，所述的压电陶瓷驱动器(10)的驱动端与内基座(2)的侧表面接触；
所述的外基座(1)上表面的前侧和后侧各安装一个长L型驱动架(7)，所述的长L型驱动架(7)的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器(10)，所述的压电陶瓷驱动器(10)的驱动端与工作台(3)的侧表面接触；
所述的外基座(1)内表面的右侧、左侧和前侧各安装两个卧式L型驱动架(8)；所述的卧式L型驱动架(8)的长杆上各安装一个压电陶瓷驱动器(10)，所述的压电陶瓷驱动器(10)的驱动端与内基座(2)的下表面接触。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构，其特征在于：所述的立式曲梁柔顺元件(4)的一端沿垂直方向与工作台(3)的侧边连接、另一端沿垂直方向与内基座(2)内表面的侧边连接；四个立式曲梁柔顺元件(4)的内凹面的朝向同时为逆时针方向或顺时针方向；所述的卧式曲梁柔顺元件(5)的一端沿水平方向与内基座(2)的下侧边连接、另一端沿水平方向与外基座(1)内表面的侧边连接；四个卧式曲梁柔顺元件(5)的内凹面的朝向同时朝上或朝下。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构，其特征在于：所述的外基座(1)的左侧两个C型驱动架(9)上的压电陶瓷驱动器(10)中心线所在平面与工作台(3)左右中心面平行；
所述的外基座(1)的后侧两个C型驱动架(9)上的压电陶瓷驱动器(10)中心线所在平面与工作台(3)前后中心面平行；
所述的外基座(1)上表面的右侧和前侧的四个短L型驱动架(6)上的压电陶瓷驱动器(10)中心线所在平面与工作台(3)上下中心面平行；
所述的外基座(1)上表面的前侧和后侧的两个长L型驱动架(7)上的压电陶瓷驱动器(10)中心线呈水平方向且与工作台(3)左右中心面平行，前侧和后侧的两个长L型驱动架(7)上的压电陶瓷驱动器(10)中心线关于工作台(3)左右中心面反对称；
所述的外基座(1)内表面的右侧、左侧和前侧的各两个卧式L型驱动架(8)上的压电陶瓷驱动器(10)中心线所在平面与工作台(3)上下中心面垂直。
CN201810036204.9A 2018-01-15 2018-01-15 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构 Active CN108000459B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810036204.9A CN108000459B (zh) 2018-01-15 2018-01-15 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810036204.9A CN108000459B (zh) 2018-01-15 2018-01-15 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108000459A CN108000459A (zh) 2018-05-08
CN108000459B true CN108000459B (zh) 2023-08-18

Family

ID=62050658

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810036204.9A Active CN108000459B (zh) 2018-01-15 2018-01-15 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108000459B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108608383B (zh) * 2018-07-02 2020-01-07 燕山大学 低矮空间六自由度混联调姿装置
CN109550982A (zh) * 2019-01-28 2019-04-02 大连交通大学 空间曲梁的三维椭圆振动切削装置
CN110883761B (zh) * 2019-11-18 2022-11-25 东北大学 一种六自由度运动解耦柔顺机构

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01109047A (ja) * 1987-10-20 1989-04-26 Nec Corp 位置決め機構
JP2001237299A (ja) * 2000-02-24 2001-08-31 Ricoh Co Ltd 位置決め装置
KR20110064524A (ko) * 2009-12-08 2011-06-15 한양대학교 산학협력단 초음파모터를 이용한 초정밀 위치결정장치
CN202192617U (zh) * 2011-07-22 2012-04-18 吉林大学 基于混合驱动的六自由度微小型机器人
CN202428438U (zh) * 2012-01-12 2012-09-12 燕山大学 一种六自由度并联微动机器人
KR101255674B1 (ko) * 2011-11-02 2013-04-17 연세대학교 산학협력단 관 내 이동용 로봇
CN103104793A (zh) * 2013-01-25 2013-05-15 重庆大学 一体式六自由度精密定位平台
CN103252761A (zh) * 2013-04-28 2013-08-21 合肥工业大学 具有角度补偿功能的大行程二维纳米工作台系统
CN105485481A (zh) * 2015-12-20 2016-04-13 华南理工大学 一种位移可调节精密定位平台
CN105643604A (zh) * 2016-03-25 2016-06-08 西安电子科技大学 一种四自由度微动柔顺系统
CN106113028A (zh) * 2016-07-06 2016-11-16 山东大学 一种多驱动三自由度的板簧型微纳操作平台及方法
CN106737646A (zh) * 2017-01-17 2017-05-31 西安交通大学 可实现平动和转动的三自由度压电驱动调节装置及方法
CN207771770U (zh) * 2018-01-15 2018-08-28 大连交通大学 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01109047A (ja) * 1987-10-20 1989-04-26 Nec Corp 位置決め機構
JP2001237299A (ja) * 2000-02-24 2001-08-31 Ricoh Co Ltd 位置決め装置
KR20110064524A (ko) * 2009-12-08 2011-06-15 한양대학교 산학협력단 초음파모터를 이용한 초정밀 위치결정장치
CN202192617U (zh) * 2011-07-22 2012-04-18 吉林大学 基于混合驱动的六自由度微小型机器人
KR101255674B1 (ko) * 2011-11-02 2013-04-17 연세대학교 산학협력단 관 내 이동용 로봇
CN202428438U (zh) * 2012-01-12 2012-09-12 燕山大学 一种六自由度并联微动机器人
CN103104793A (zh) * 2013-01-25 2013-05-15 重庆大学 一体式六自由度精密定位平台
CN103252761A (zh) * 2013-04-28 2013-08-21 合肥工业大学 具有角度补偿功能的大行程二维纳米工作台系统
CN105485481A (zh) * 2015-12-20 2016-04-13 华南理工大学 一种位移可调节精密定位平台
CN105643604A (zh) * 2016-03-25 2016-06-08 西安电子科技大学 一种四自由度微动柔顺系统
CN106113028A (zh) * 2016-07-06 2016-11-16 山东大学 一种多驱动三自由度的板簧型微纳操作平台及方法
CN106737646A (zh) * 2017-01-17 2017-05-31 西安交通大学 可实现平动和转动的三自由度压电驱动调节装置及方法
CN207771770U (zh) * 2018-01-15 2018-08-28 大连交通大学 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
田俊 ; 张宪民 ; .基于柔顺机构的两自由度微动精密定位平台的分析与设计.机械设计与制造.2009,(第05期),第205-207页. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108000459A (zh) 2018-05-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108000459B (zh) 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构
CN103021472B (zh) 平面并联式三自由度精密定位工作台
US10473686B2 (en) Inertia measurement module and triaxial accelerometer
CN102446563A (zh) 一种用于超精密定位的三自由度微操作正交并联工作台
CN203705471U (zh) 一种z轴加速度计
CN103104793A (zh) 一体式六自由度精密定位平台
CN103216711B (zh) 一种柔性微定位平台
CN106224713B (zh) 一种基于桥形柔性机构的五自由度精密定位平台
CN104931729B (zh) 一种mems三轴加速度计
CN102623070A (zh) 一种二自由度微位移精密定位装置
WO2014203896A1 (ja) Ｍｅｍｓセンサ用モジュール、振動駆動モジュール及びｍｅｍｓセンサ
CN105006254A (zh) 一种具有双位移放大的大行程快速响应x-y微动工作台
CN106082114B (zh) 一种柔性大行程微纳加工设备
CN103036474B (zh) 一种两自由度柔性并联微操作器
CN110977821A (zh) 集成多变量检测的多自由度柔顺微夹持器
JP2013052487A (ja) パラレルメカニズム及びパラレルメカニズムを用いた位置決め装置
CN106229012B (zh) 一种大位移高频响三自由度压电驱动精密定位平台
CN203557381U (zh) 一种三自由度并联机构
CN204731265U (zh) 一种mems三轴加速度计
CN204679079U (zh) 一种mems三轴陀螺仪
CN107785054B (zh) 一种空间曲梁六自由度微位移工作台
CN102664045A (zh) 16杆二维无耦合微位移工作台
CN207771770U (zh) 一种六自由度混联曲梁空间柔顺机构
CN203171265U (zh) 一种二维解耦运动平台
CN206051541U (zh) 一种柔性大行程微纳加工设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant