CN109889087A - 超精密四自由度压电载物台及其激励方法 - Google Patents
超精密四自由度压电载物台及其激励方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明是超精密四自由度压电载物台及其激励方法。本发明解决了目前超精密载物台自由度单一、行程不足和结构尺寸不够紧凑的技术问题。所述压电载物台包括运动平台(1)、多个驱动单元(2)、固定夹块(3)、纵向导轨(4)、横向导轨(5)以及基座(6)，其中驱动单元(2)为主要驱动元件，用以产生弯曲变形和伸缩变形，带动驱动足驱动运动平台(1)沿空间三个正交方向的直线运动以及绕其轴线的旋转运动。基于本发明中的激励方法，所述压电载物台可以实现大尺度的超精密运动。本发明适用于不同的工作条件和应用需求，具有良好的可扩展性，增加驱动单元(2)的个数可以显著增大压电载物台的负载能力。
Description
技术领域
本发明涉及压电驱动技术领域，是一种超精密四自由度压电载物台及其激励方法。
背景技术
压电驱动器是一种利用压电材料的逆压电效应，将输入的电能转换为机械能输出的装置。压电驱动装置具有响应速度快、电磁兼容性优异、分辨力高等优点，目前已经应用在精密仪器设备、航空航天、高端装备制造等技术领域。
伴随超精密制造、细胞科学以及微纳米技术的发展，可以实现超精密运动的驱动器受到了广泛的研究，其中压电驱动的超精密驱动器占有重要地位。由于目前较为成熟的精密压电驱动装置普遍存在运动自由度数目较少、激励方法单一的问题，因此发明一种可以实现多自由度超精密运动的载物台在样品定位等领域具有十分广泛的应用前景，这对于促进有此需求的相关技术领域的发展甚至压电驱动技术本身的进步都有一定的促进作用。
发明内容
本发明为解决现有存在的问题，提供了一种超精密四自由度压电载物台及其激励方法，本发明提供了以下技术方案：
一种超精密四自由度压电载物台，所述载物台包括运动平台1、n个驱动单元2、固定夹块3、纵向导轨4、横向导轨5和基座6，所述驱动单元2与基座3固定连接，n为大于1的整数，增大n用以实现负载能力的倍增，所述n个驱动单元2与固定夹块3之间固定连接，所述n个驱动单元2固定于固定夹块3的平面上，所述驱动单元2包括驱动足2-1、双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2、绝缘块2-3和层叠式直线型压电驱动2-4，所述驱动足2-1、双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2、绝缘块2-3和层叠式直线型压电驱动2-4之间固定连接，所述n个驱动单元2中至少有两个驱动单元2处于正交的空间位置，所述基座6保持固定，所述运动平台1输出四自由度运动。
优选地，所述驱动单元2为能量转换元件，通过驱动单元2实现输入电能向输出机械能的转换。
优选地，所述双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2由多片压电陶瓷固定连接而成，每片压电陶瓷包含四个极化分区，在对其施加激励电压信号后将带动驱动足2-1沿两个正交方向做摆动运动；所述层叠式直线型压电驱动器2-4由多片压电陶瓷固定连接而成，每片压电陶瓷包含一个极化分区，在对其施加激励电压信号后将带动驱动足2-1沿自身轴线方向做直线运动。
优选地，所述固定夹块3上设有中心轴或者中心孔，并与所述运动平台1上的中心孔或者中心轴配合，所述n个驱动单元2的驱动足2-1中，至少有一个驱动足2-1通过固定夹块3压紧在基座6上，且至少有一个驱动足2-1通过固定夹块3压紧在运动平台1上。
一种超精密四自由度压电载物台的激励方法，包括以下步骤：
步骤一：运动平台1沿基座6平面内水平方向做双向直线运动；
步骤二：运动平台1沿基座6平面内纵深方向做双向直线运动；
步骤三：运动平台1沿着与基座6平面垂直的竖直方向做双向直线运动；
步骤四：运动平台1绕着与基座6平面垂直的竖直方向做双向旋转运动；
以上四个步骤的先后顺序根据需要自由调整。
优选地，当驱动单元2的个数n为大于1的整数时，且至少有一个驱动足2-1压紧在基座6上，至少有一个驱动足2-1压紧在运动平台1上，所述步骤一至步骤四的具体方法如下：
所述步骤一，即运动平台1沿基座6平面内水平方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第二步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿水平方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台1沿水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第六步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿水平方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台1沿水平方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤二，即运动平台1沿基座6平面内纵深方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第二步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿纵深方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台1沿纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第六步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿纵深方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台1沿纵深方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤三，即运动平台1沿着与基座6平面垂直的竖直方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第二步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿竖直方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与运动平台1间静摩擦力的作用下，运动平台1沿竖直方向产生直线位移输出；
第三步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿竖直方向快速摆动至初始位置，在运动平台1的惯性的作用下，运动平台1与驱动足2-1之间发生相对滑动而保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台1沿竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第六步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿竖直方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与运动平台1间静摩擦力的作用下，运动平台1沿竖直方向产生直线位移输出；
第七步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿竖直方向快速摆动至初始位置，在运动平台1的惯性的作用下，运动平台1与驱动足2-1之间发生相对滑动而保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台1沿竖直方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤四，即运动平台1绕着与基座6平面垂直的竖直方向做双向旋转运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第二步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿接触点切线方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与运动平台1间静摩擦力的作用下，运动平台1绕竖直方向产生旋转位移输出；
第三步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿接触点切线方向快速摆动至初始位置，在运动平台1的惯性的作用下，运动平台1与驱动足2-1之间发生相对滑动而保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台1绕竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第六步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿接触点切线方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与运动平台1间静摩擦力的作用下，运动平台1绕竖直方向产生旋转位移输出；
第七步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿接触点切线方向快速摆动至初始位置，在运动平台1的惯性的作用下，运动平台1与驱动足2-1之间发生相对滑动而保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台1绕竖直方向连续的反方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动。
优选地，当驱动单元2的个数n为大于1的整数时，且至少有一个驱动足2-1压紧在基座6上，至少有一个驱动足2-1压紧在运动平台1上，所述步骤一至步骤四的具体方法如下：
所述步骤一，即运动平台1沿基座6平面内水平方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿水平方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与基座6之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿水平方向产生直线位移输出；
第二步：重复第一步，实现运动平台1沿水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿水平方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与基座6之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿水平方向产生直线位移输出；
第四步：重复第三步，实现运动平台1沿水平方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤二，即运动平台1沿基座6平面内纵深方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿纵深方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与基座6之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿纵深方向产生直线位移输出；
第二步：重复第一步，实现运动平台1沿纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿纵深方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与基座6之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿纵深方向产生直线位移输出；
第四步：重复第三步，实现运动平台1沿纵深方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤三，即运动平台1沿着与基座6平面垂直的竖直方向做双向直线运动具体方法为：
第一步、将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿竖直方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台1沿竖直方向产生直线位移输出；
第二步、重复第一步，实现运动平台1沿竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步、将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿竖直方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台1沿竖直方向产生直线位移输出；
第四步、重复第三步，实现运动平台1沿竖直方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤四，即运动平台1绕着与基座6平面垂直的竖直方向做双向旋转运动具体方法为：
第一步、将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿接触点切线方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台1绕竖直方向产生旋转位移输出；
第二步、重复第一步，实现运动平台1绕竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步、将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足2-1沿接触点切线方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台1绕竖直方向产生旋转位移输出；
第四步、重复第三步，实现运动平台1绕竖直方向连续的反方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动。
优选地，当驱动单元2的个数n为大于2的整数时，且至少有一个驱动足2-1压紧在基座6上，至少有两个驱动足2-1压紧在运动平台1上，所述四个步骤的实现方式如下：
所述步骤一，即运动平台1沿基座6平面内水平方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第二步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿水平方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台1沿水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第六步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿水平方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的水平方向弯曲分区施加幅值快速上升激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台1沿水平方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤二，即运动平台1沿基座6平面内纵深方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第二步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿纵深方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台1沿纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，通过对层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1或基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1或基座6之间的预压力；
第六步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6间静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿纵深方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的纵深方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足2-1沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台1沿纵深方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤三，即运动平台1沿着与基座6平面垂直的竖直方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加有相位差的方波或梯形波激励电压信号，带动驱动足2-1在竖直方向与驱动器2的轴线方向构成的平面内形成单向的矩形轨迹运动；
第二步：调整与运动平台1接触的不同驱动单元2施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足2-1与运动平台1接触，在驱动足2-1与运动平台1间摩擦力的作用下，运动平台1沿竖直方向产生直线位移输出；
第三步：重复第一步至第二步，实现运动平台1沿竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第四步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过改变对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的方波或梯形波激励电压信号的相位，带动驱动足2-1在竖直方向与驱动器2的轴线方向构成的平面内形成相反方向的矩形轨迹运动；
第五步：调整与运动平台1接触的不同驱动单元2施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足2-1与运动平台1接触，在驱动足2-1与运动平台1间摩擦力的作用下，运动平台1沿竖直方向产生直线位移输出；
第六步：重复第四步至第五步，实现运动平台1沿竖直方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤四，即运动平台1绕着与基座6平面垂直的竖直方向做双向旋转运动具体方法为：
第一步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加有相位差的方波或梯形波激励电压信号，带动驱动足2-1在接触点切线方向与驱动器2的轴线方向构成的平面内形成单向的矩形轨迹运动；
第二步：调整与运动平台1接触的不同驱动单元2施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足2-1与运动平台1接触，在驱动足2-1与运动平台1间摩擦力的作用下，运动平台1绕竖直方向产生旋转位移输出；
第三步：重复第一步至第二步，实现运动平台1绕竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第四步：将运动平台1和基座6压紧在n个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，通过改变对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的方波或梯形波激励电压信号的相位，带动驱动足2-1在接触点切线方向与驱动器2的轴线方向构成的平面内形成相反方向的矩形轨迹运动；
第五步：调整与运动平台1接触的不同驱动单元2施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足2-1与运动平台1接触，在驱动足2-1与运动平台1间摩擦力的作用下，运动平台1绕竖直方向产生旋转位移输出；
第六步：重复第四步至第五步，实现运动平台1绕竖直方向连续的反方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动。
本发明具有以下有益效果：
本发明利用几个较为简单的压电驱动单元的配合运动实现了多种驱动方式的超精密四自由度运动，提出了一种超精密四自由度压电载物台。本发明所公开的压电载物台结构简单、易于实现集成化和系列化；采用多种激励方式，可以适用于不同的工作条件和需求；具有良好的可扩展性，增加驱动单元的个数可以显著增大压电载物台的负载能力。总而言之，本发明所公开的压电载物台结构简单、设计灵活、输出稳定、可扩展性良好，在超精密制造、细胞科学以及微纳米技术等技术领域中有着广阔的应用前景。
附图说明
图1为具有两个驱动单元的超精密四自由度压电载物台的三维结构示意图；
图2为具有三个驱动单元的超精密四自由度压电载物台的三维结构示意图；
图3为超精密四自由度压电载物台在具体实施例二中实现正向运动时每个驱动单元需要施加的激励电压信号示意图；
图4为超精密四自由度压电载物台在具体实施例二中实现反向运动时每个驱动单元需要施加的激励电压信号示意图；
图5为超精密四自由度压电载物台在具体实施例二中实现正反向运动时每个驱动足相对于运动平台或基座的运动轨迹示意图；
图6为超精密四自由度压电载物台在具体实施例三中实现正向运动时每个驱动单元需要施加的激励电压信号示意图；
图7为超精密四自由度压电载物台在具体实施例三中实现反向运动时每个驱动单元需要施加的激励电压信号示意图；
图8为超精密四自由度压电载物台在具体实施例三中实现正反向运动时每个驱动足相对于运动平台或基座的运动轨迹示意图；
图9为超精密四自由度压电载物台在具体实施例四中实现正向运动时与运动平台接触的两个驱动单元需要施加的激励电压信号示意图；
图10为超精密四自由度压电载物台在具体实施例四中实现反向运动时与运动平台接触的两个驱动单元需要施加的激励电压信号示意图；
图11为超精密四自由度压电载物台在具体实施例四中实现正反向运动时与运动平台接触的两个驱动足相对于运动平台展开平面的运动轨迹示意图；
图中，1-运动平台，2-驱动单元，3-固定夹块，4-纵向导轨，5-横向导轨，6-基座，2-1-驱动足，2-2-双向层叠式弯曲型压电驱动器，2-3-绝缘块，2-4-层叠式直线型压电驱动器。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行了详细说明。
具体实施例一：
下面结合说明书附图1、图2对本实施例做进一步详细说明。本实施例提供了一种如图1或图2所示的超精密四自由度压电载物台。所述载物台包括运动平台1、两个或三个驱动单元2、固定夹块3、纵向导轨4、横向导轨5以及基座6；所述驱动单元2包括驱动足2-1、双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2、绝缘块2-3以及层叠式直线型压电驱动器2-4；所述运动平台1用于装载精密操控对象，并输出沿基座6平面水平方向、基座6平面纵深方向或基座6平面竖直方向的直线运动和绕基座6平面竖直方向的旋转运动；根据图1所示，基座6平面水平方向即为Y轴方向，基座6平面纵深方向即为X轴方向，基座6平面竖直方向即为Z轴方向；所述驱动单元2的各组件之间保持固定连接，驱动单元2与固定夹块3之间保持固定连接，横向导轨5与基座6之间保持固定连接；所述基座6保持固定，纵向导轨4与横向导轨5分别沿基座6平面水平方向与基座6平面纵深方向交叉布置以实现固定夹块3沿这两个方向的直线运动，固定夹块3上设置有中心轴或中心孔以实现运动平台沿基座6平面竖直方向的直线运动和绕基座6平面竖直方向的旋转运动；所述驱动单元2中至少有两个处于正交的空间位置，其驱动足2-1有一个与基座6接触而有一个或两个与运动平台1接触，并分别通过摩擦力驱动固定夹块3沿基座6平面水平方向或基座6平面纵深方向的直线运动以及运动平台1沿基座6平面竖直方向的直线运动和绕基座6平面竖直方向的旋转运动，进而带动运动平台1的超精密四自由度运动。
在本实施例中，所述驱动单元2作为能量转换元件，可以实现输入电能向输出机械能的转换；所述双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2由多片压电陶瓷固定连接而成，每片压电陶瓷包含四个分区，在对其施加激励电压信号后，处于对侧分区的压电陶瓷区域分别伸长和缩短，从而使双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2产生偏离自身轴线方向的弯曲变形，进而带动驱动足2-1沿两个正交方向的摆动运动；所述层叠式直线型压电驱动器2-4由多片压电陶瓷固定连接而成，每片压电陶瓷包含一个分区，在对其施加激励电压信号后，压电陶瓷伸长或缩短，从而使层叠式直线型压电驱动器2-4产生沿自身轴线方向的伸缩变形，进而带动驱动足2-1沿自身轴线方向的往复运动。
在本实施例中，所述固定夹块3上设置有中心轴或中心孔与运动平台1上的中心孔或中心轴配合，用以确定运动平台1的运动轴线方向，并将运动平台1压紧在驱动足2-1上，使运动平台1不仅可以沿基座6平面竖直方向做直线运动以及绕基座6平面竖直方向做旋转运动，还可以跟随固定夹块3沿基座6平面水平方向或基座6平面纵深方向做直线运动。
在本实施例中，所述固定夹块3通过纵向导轨4与横向导轨5固定，在驱动单元2与基座6之间的摩擦力的作用下，固定夹块3沿基座6平面水平方向或基座6平面纵深方向做直线运动，进而带动运动平台1沿这两个方向的直线运动。
在本实施例中，所述运动平台1用于固定精密操作对象，以实现其在空间三个自由度上的定位以及一个自由度的旋转调姿；在本实施例中驱动单元的个数为两个或三个，其数目可以增加以实现多种激励方法和负载能力的倍增。
在本实施例中，通过对驱动单元2的各个压电陶瓷分区施加不同的激励电压信号，驱动足2-1的末端质点可以在其运动范围内形成任意闭合轨迹的运动，如往复直线运动、多边形运动、椭圆形运动等，因此多种激励方法和驱动原理可以应用于本实施例中的结构。
具体实施例二：
下面结合说明书附图1、图3、图4、图5对本实施例做进一步详细说明。本实施例提供了一种基于图1所示的超精密四自由度压电载物台的激励方法，包括如下步骤：
步骤一：运动平台1沿基座6平面内水平方向做直线运动；
步骤二：运动平台1沿基座6平面内纵深方向做直线运动；
步骤三：运动平台1沿着与基座6平面垂直的竖直方向做直线运动；
步骤四：运动平台1绕着与基座6平面垂直的竖直方向做旋转运动。
该激励方法可以实现运动平台1的大尺度空间四自由度超精密运动，包括沿基座6平面水平方向、基座6平面纵深方向或基座6平面竖直方向的直线运动以及绕基座6平面竖直方向的旋转运动，通过调整激励电压信号的幅值和施加时间可以使其实现纳米级分辨力。本实施例中驱动单元2的个数为两个，但是增加其个数本实施例同样适用，在施加相同激励电压信号的情况下增加其数量会增加运动平台1的负载能力。
实现运动平台1沿基座6平面水平方向做直线运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，对每个驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，其伸缩变形带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1以及基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1以及基座6之间的预压力；
第二步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6之间的静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿基座6平面水平方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，可以实现运动平台1沿基座6平面水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加的激励电压信号如图3中U所示；
第五步：与以上步骤相似，通过对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加幅值缓慢下降和快速上升的激励电压信号，可以实现运动平台1沿基座6平面水平方向连续的反方向超精密直线运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加的激励电压信号如图4中U所示；
实现运动平台1沿基座6平面纵深方向做直线运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，对每个驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，其伸缩变形带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1以及基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1以及基座6之间的预压力；
第二步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层.式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与基座6之间的静摩擦力的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿基座6平面纵深方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元2、固定夹块3以及运动平台1的惯性的作用下，驱动足2-1与基座6之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台1也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，可以实现运动平台1沿基座6平面纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区施加的激励电压信号如图3中U所示；
第五步：与以上步骤相似，通过对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢下降和快速上升的激励电压信号，可以实现运动平台1沿基座6平面纵深方向连续的反方向超精密直线运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区施加的激励电压信号如图4中U所示；
实现运动平台1沿基座6平面竖直方向做直线运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，对每个驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，其伸缩变形带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1以及基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1以及基座6之间的预压力；
第二步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面竖直方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与运动平台1之间的静摩擦力的作用下，运动平台1沿基座6平面竖直方向产生直线位移输出；
第三步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面竖直方向快速摆动至初始位置，在运动平台1的惯性的作用下，运动平台1与驱动足2-1之间发生相对滑动而保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，可以实现运动平台1沿基座6平面竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区施加的激励电压信号如图3中U所示；
第五步：与以上步骤相似，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区施加幅值缓慢下降和快速上升的激励电压信号，可以实现运动平台1沿基座6平面竖直方向连续的反方向超精密直线运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区施加的激励电压信号如图4中U所示；
实现运动平台1绕基座6平面竖直方向做旋转运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，对每个驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加直流电压信号，其伸缩变形带动驱动足2-1靠近或远离运动平台1以及基座6，以此调整驱动足2-1和运动平台1以及基座6之间的预压力；
第二步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足2-1与运动平台1之间的静摩擦力的作用下，运动平台1绕基座6平面竖直方向产生旋转位移输出；
第三步：对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，其弯曲变形带动驱动足2-1沿基座6平面水平方向快速摆动至初始位置，在运动平台1的惯性的作用下，运动平台1与驱动足2-1之间发生相对滑动而保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，可以实现运动平台1绕基座6平面竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加的激励电压信号如图3中U所示；
第五步：与以上步骤相似，通过对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加幅值缓慢下降和快速上升的激励电压信号，可以实现运动平台1绕基座6平面竖直方向连续的反方向超精密旋转运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加的激励电压信号如图4中U所示.
在本实施例中，所述载物台实现超精密运动时每个驱动足2-1各自相对于运动平台1的展开平面以及基座6的运动轨迹如图5所示，并利用其两个方向运动速度的不同实现运动平台1的超精密四自由度正方向运动。
具体实施例三：
下面结合说明书附图1、图6、图7、图8对本实施例做进一步详细说明。本实施例提供了一种基于图1所示的超精密四自由度压电载物台的激励方法，该激励方法可以实现运动平台1的大尺度空间四自由度超精密运动，包括沿基座6平面水平方向、基座6平面纵深方向或基座6平面竖直方向的直线运动以及绕基座6平面竖直方向的旋转运动，通过调整激励电压信号的幅值和施加时间可以使其实现纳米级分辨力。本实施例中驱动单元2的个数为两个，但是增加其个数本实施例同样适用，在施加相同激励电压信号的情况下增加其数量会增加运动平台1的负载能力。
实现运动平台1沿基座6平面水平方向做直线运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，它们的变形带动其驱动足2-1在XOZ平面内形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与基座6之间的摩擦力以及二者的惯性的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿基座6平面水平方向产生直线位移输出；
第二步：重复第一步，可以实现运动平台1沿基座6平面水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图6中U1和U2所示；
第三步：与以上步骤相似，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，使驱动足2-1在XOZ平面内形成不同方向的往复斜线轨迹运动，从而实现运动平台1沿基座6平面水平方向连续的反方向超精密直线运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图7中U1和U2所示；
实现运动平台1沿基座6平面纵深方向做直线运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，它们的变形带动其驱动足2-1在YOZ平面内形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与基座6之间的摩擦力以及二者的惯性的作用下，驱动单元2带动固定夹块3以及运动平台1沿基座6平面纵深方向产生直线位移输出；
第二步：重复第一步，可以实现运动平台1沿基座6平面纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图6中U1和U2所示；
第三步：与以上步骤相似，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，使驱动足2-1在YOZ平面内形成不同方向的往复斜线轨迹运动，从而实现运动平台1沿基座6平面纵深方向连续的反方向超精密直线运动，对与基座6接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图7中U1和U2所示；
实现运动平台1沿基座6平面竖直方向做直线运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，它们的变形带动其驱动足2-1在YOZ平面内形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力以及二者的惯性的作用下，运动平台1沿基座6平面竖直方向产生直线位移输出；
第二步：重复第一步，可以实现运动平台1沿基座6平面竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图6中U1和U2所示；
第三步：与以上步骤相似，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，使驱动足2-1在YOZ平面内形成不同方向的往复斜线轨迹运动，从而实现运动平台1沿基座6平面竖直方向连续的反方向超精密直线运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图7中U1和U2所示；
实现运动平台1绕基座6平面竖直方向做旋转运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：两个驱动单元2布置在空间中的正交位置，将运动平台1以及基座6压紧在两个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相同相位的方波激励电压信号，它们的变形带动其驱动足2-1在XOY平面内形成往复斜线轨迹运动，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力以及二者的惯性的作用下，运动平台1绕基座6平面竖直方向产生旋转位移输出；
第二步：重复第一步，可以实现运动平台1绕基座6平面竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图6中U1和U2所示；
第三步：与以上步骤相似，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加相反相位的方波激励电压信号，使驱动足2-1在XOY平面内形成不同方向的往复斜线轨迹运动，从而实现运动平台1绕基座6平面竖直方向连续的反方向超精密旋转运动，对与运动平台1接触的驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图7中U1和U2所示。
在本实施例中，所述载物台实现超精密运动时每个驱动足2-1各自相对于运动平台1的展开平面以及基座6的运动轨迹如图8所示，并利用两个驱动足沿不同方向的往复斜线轨迹运动实现运动平台1的超精密四自由度正反向运动。
具体实施例四：
下面结合说明书附图2、图9、图10、图11对本实施例做进一步详细说明。本实施例提供了一种基于图2所示的超精密四自由度压电载物台的激励方法，该激励方法可以实现运动平台1的大尺度空间四自由度超精密运动，包括沿基座6平面水平方向、基座6平面纵深方向或基座6平面竖直方向的直线运动以及绕基座6平面竖直方向的旋转运动，通过调整激励电压信号的幅值和施加时间可以使其实现纳米级分辨力。本实施例中驱动单元2的个数为三个，但是增加其个数本实施例同样适用，在施加相似激励电压信号的情况下增加其数量会增加运动平台1的负载能力。
实现运动平台1沿基座6平面水平方向做直线运动的激励方法以及实现运动平台1沿基座6平面纵深方向做直线运动的激励方法与具体实施例二或具体实施例三中相对应的激励方法步骤相同；
实现运动平台1沿基座6平面竖直方向做直线运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：将运动平台1以及基座6压紧在三个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，对与运动平台1接触的两个驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加有相位差的方波或梯形波激励电压信号，使它们的变形带动其驱动足2-1在YOZ平面内形成单向的矩形轨迹运动；
第二步：调整与运动平台1接触的两个驱动单元2施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足2-1与运动平台1接触，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力的作用下，驱动足2-1的矩形轨迹运动导致运动平台1沿基座6平面竖直方向产生直线位移输出；
第三步：重复第一步至第二步，可以实现运动平台1沿基座6平面竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图9中U11、U12所示，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区施加的激励电压信号分别如图9中U21、U22所示；
第三步：与以上步骤相似，通过改变对与运动平台1接触的两个驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的方波或梯形波激励电压信号的相位，驱动足2-1在YOZ平面内形成相反方向的矩形轨迹运动，从而实现运动平台1沿基座6平面竖直方向连续的反方向超精密直线运动，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图10中U11、U12所示，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面竖直方向弯曲分区施加的激励电压信号分别如图10中U21、U22所示；
实现运动平台1绕基座6平面竖直方向做旋转运动的激励方法包括以下步骤：
第一步：将运动平台1以及基座6压紧在三个驱动足2-1上，并调整它们之间的预压力，对与运动平台1接触的两个驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加有相位差的方波或梯形波激励电压信号，使它们的变形带动其驱动足2-1在XOY平面内形成单向的矩形轨迹运动；
第二步：调整与运动平台1接触的两个驱动单元2施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足2-1与运动平台1接触，在驱动足2-1与运动平台1之间的摩擦力的作用下，驱动足2-1的矩形轨迹运动导致运动平台1绕基座6平面竖直方向产生旋转位移输出；
第三步：重复第一步至第二步，可以实现运动平台1绕基座6平面竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，可以实现该方向上的超精密运动，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图9中U11、U12所示，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加的激励电压信号分别如图9中U21、U22所示；
第四步：与以上步骤相似，通过改变对与运动平台1接触的两个驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器2-4施加的方波或梯形波激励电压信号的相位，驱动足2-1在XOY平面内形成相反方向的矩形轨迹运动，从而实现运动平台1绕基座6平面竖直方向连续的反方向超精密旋转运动，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的层叠式直线型压电驱动器2-4施加的激励电压信号分别如图10中U11、U12所示，对与运动平台1接触的左侧和右侧驱动单元2的双向层叠式弯曲型压电驱动器2-2的基座6平面水平方向弯曲分区施加的激励电压信号分别如图10中U21、U22所示。
在本实施例中，所述载物台实现超精密运动时与运动平台1接触的两个驱动足2-1的末端相对于运动平台1展开平面的运动轨迹如图11所示，并利用不同方向的矩形轨迹运动实现运动平台1的超精密两自由度正反向运动，而另两个自由度的运动由与基座6接触的驱动单元2驱动实现。
以上所述仅是超精密四自由度载物台及其激励方法的优选实施方式，超精密四自由度载物台及其激励方法的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于该思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种超精密四自由度压电载物台，其特征是：所述载物台包括运动平台(1)、n个驱动单元(2)、固定夹块(3)、纵向导轨(4)、横向导轨(5)和基座(6)，所述驱动单元(2)与基座(3)固定连接，n为大于1的整数，增大n用以实现负载能力的倍增，所述n个驱动单元(2)与固定夹块(3)之间固定连接，所述n个驱动单元(2)固定于固定夹块(3)的平面上，所述驱动单元(2)包括驱动足(2-1)、双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)、绝缘块(2-3)和层叠式直线型压电驱动(2-4)，所述驱动足(2-1)、双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)、绝缘块(2-3)和层叠式直线型压电驱动(2-4)之间固定连接，所述n个驱动单元(2)中至少有两个驱动单元(2)处于正交的空间位置，所述基座(6)保持固定，所述运动平台(1)输出四自由度运动。
2.根据权利要求1所述的一种超精密四自由度压电载物台，其特征是：所述驱动单元(2)为能量转换元件，通过驱动单元(2)实现输入电能向输出机械能的转换。
3.根据权利要求1所述的一种超精密四自由度压电载物台，其特征是：所述双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)由多片压电陶瓷固定连接而成，每片压电陶瓷包含四个极化分区，在对其施加激励电压信号后将带动驱动足(2-1)沿两个正交方向做摆动运动；所述层叠式直线型压电驱动器(2-4)由多片压电陶瓷固定连接而成，每片压电陶瓷包含一个极化分区，在对其施加激励电压信号后将带动驱动足(2-1)沿自身轴线方向做直线运动。
4.根据权利要求1所述的一种超精密四自由度压电载物台，其特征是：所述固定夹块(3)上设有中心轴或者中心孔，并与所述运动平台(1)上的中心孔或者中心轴配合，所述n个驱动单元(2)的驱动足(2-1)中，至少有一个驱动足(2-1)通过固定夹块(3)压紧在基座(6)上，且至少有一个驱动足(2-1)通过固定夹块(3)压紧在运动平台(1)上。
5.一种如权利要求1所述的超精密四自由度压电载物台的激励方法，其特征是：包括以下步骤：
步骤一：运动平台(1)沿基座(6)平面内水平方向做双向直线运动；
步骤二：运动平台(1)沿基座(6)平面内纵深方向做双向直线运动；
步骤三：运动平台(1)沿着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向直线运动；
步骤四：运动平台(1)绕着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向旋转运动。
6.根据权利要求5所述的一种超精密四自由度压电载物台的激励方法，其特征是：当驱动单元(2)的个数n为大于1的整数时，且至少有一个驱动足(2-1)压紧在基座(6)上，至少有一个驱动足(2-1)压紧在运动平台(1)上，所述步骤一至步骤四的具体方法如下：
所述步骤一，即运动平台(1)沿基座(6)平面内水平方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第二步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿水平方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台(1)沿水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第六步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿水平方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台(1)沿水平方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤二，即运动平台(1)沿基座(6)平面内纵深方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第二步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿纵深方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台(1)沿纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第六步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿纵深方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台(1)沿纵深方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤三，即运动平台(1)沿着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第二步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿竖直方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间静摩擦力的作用下，运动平台(1)沿竖直方向产生直线位移输出；
第三步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿竖直方向快速摆动至初始位置，在运动平台(1)的惯性的作用下，运动平台(1)与驱动足(2-1)之间发生相对滑动而保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台(1)沿竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第六步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿竖直方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间静摩擦力的作用下，运动平台(1)沿竖直方向产生直线位移输出；
第七步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿竖直方向快速摆动至初始位置，在运动平台(1)的惯性的作用下，运动平台(1)与驱动足(2-1)之间发生相对滑动而保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台(1)沿竖直方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤四，即运动平台(1)绕着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向旋转运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第二步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿接触点切线方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间静摩擦力的作用下，运动平台(1)绕竖直方向产生旋转位移输出；
第三步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿接触点切线方向快速摆动至初始位置，在运动平台(1)的惯性的作用下，运动平台(1)与驱动足(2-1)之间发生相对滑动而保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台(1)绕竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第六步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿接触点切线方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间静摩擦力的作用下，运动平台(1)绕竖直方向产生旋转位移输出；
第七步：对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿接触点切线方向快速摆动至初始位置，在运动平台(1)的惯性的作用下，运动平台(1)与驱动足(2-1)之间发生相对滑动而保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台(1)绕竖直方向连续的反方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动。
7.根据权利要求5所述的一种超精密四自由度压电载物台的激励方法，其特征是：当驱动单元(2)的个数n为大于1的整数时，且至少有一个驱动足(2-1)压紧在基座(6)上，至少有一个驱动足(2-1)压紧在运动平台(1)上，所述步骤一至步骤四的具体方法如下：
所述步骤一，即运动平台(1)沿基座(6)平面内水平方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿水平方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与基座(6)之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿水平方向产生直线位移输出；
第二步：重复第一步，实现运动平台(1)沿水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿水平方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与基座(6)之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿水平方向产生直线位移输出；
第四步：重复第三步，实现运动平台(1)沿水平方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤二，即运动平台(1)沿基座(6)平面内纵深方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿纵深方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与基座(6)之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿纵深方向产生直线位移输出；
第二步：重复第一步，实现运动平台(1)沿纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿纵深方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与基座(6)之间的摩擦力以及惯性的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿纵深方向产生直线位移输出；
第四步：重复第三步，实现运动平台(1)沿纵深方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤三，即运动平台(1)沿着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向直线运动具体方法为：
第一步、将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿竖直方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与运动平台(1)之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台(1)沿竖直方向产生直线位移输出；
第二步、重复第一步，实现运动平台(1)沿竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步、将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿竖直方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与运动平台(1)之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台(1)沿竖直方向产生直线位移输出；
第四步、重复第三步，实现运动平台(1)沿竖直方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤四，即运动平台(1)绕着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向旋转运动具体方法为：
第一步、将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相同相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿接触点切线方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与运动平台(1)之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台(1)绕竖直方向产生旋转位移输出；
第二步、重复第一步，实现运动平台(1)绕竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第三步、将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加相反相位的方波激励电压信号，带动驱动足(2-1)沿接触点切线方向形成往复斜线轨迹运动，在驱动足(2-1)与运动平台(1)之间的摩擦力以及惯性的作用下，运动平台(1)绕竖直方向产生旋转位移输出；
第四步、重复第三步，实现运动平台(1)绕竖直方向连续的反方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动。
8.根据权利要求5所述的一种超精密四自由度压电载物台的激励方法，其特征是：当驱动单元(2)的个数n为大于2的整数时，且至少有一个驱动足(2-1)压紧在基座(6)上，至少有两个驱动足(2-1)压紧在运动平台(1)上，所述四个步骤的实现方式如下：
所述步骤一，即运动平台(1)沿基座(6)平面内水平方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第二步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿水平方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台(1)沿水平方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第六步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿水平方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的水平方向弯曲分区施加幅值快速上升激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿水平方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台(1)沿水平方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤二，即运动平台(1)沿基座(6)平面内纵深方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第二步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿纵深方向产生直线位移输出；
第三步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值快速下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第四步：重复第二步至第三步，实现运动平台(1)沿纵深方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第五步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，通过对层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加直流电压信号，带动驱动足(2-1)靠近或远离运动平台(1)或基座(6)，以此调整驱动足(2-1)和运动平台(1)或基座(6)之间的预压力；
第六步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值缓慢下降的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向缓慢摆动至极限位置，在驱动足(2-1)与基座(6)间静摩擦力的作用下，驱动单元(2)带动固定夹块(3)以及运动平台(1)沿纵深方向产生直线位移输出；
第七步：对与基座(6)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的纵深方向弯曲分区施加幅值快速上升的激励电压信号，它的弯曲变形带动驱动足(2-1)沿纵深方向快速摆动至初始位置，在驱动单元(2)、固定夹块(3)以及运动平台(1)的惯性的作用下，驱动足(2-1)与基座(6)之间发生相对滑动而保持静止，进而运动平台(1)也保持静止；
第八步：重复第六步至第七步，实现运动平台(1)沿纵深方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤三，即运动平台(1)沿着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向直线运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加有相位差的方波或梯形波激励电压信号，带动驱动足(2-1)在竖直方向与驱动器(2)的轴线方向构成的平面内形成单向的矩形轨迹运动；
第二步：调整与运动平台(1)接触的不同驱动单元(2)施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足(2-1)与运动平台(1)接触，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间摩擦力的作用下，运动平台(1)沿竖直方向产生直线位移输出；
第三步：重复第一步至第二步，实现运动平台(1)沿竖直方向连续的正方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第四步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过改变对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的竖直方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加的方波或梯形波激励电压信号的相位，带动驱动足(2-1)在竖直方向与驱动器(2)的轴线方向构成的平面内形成相反方向的矩形轨迹运动；
第五步：调整与运动平台(1)接触的不同驱动单元(2)施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足(2-1)与运动平台(1)接触，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间摩擦力的作用下，运动平台(1)沿竖直方向产生直线位移输出；
第六步：重复第四步至第五步，实现运动平台(1)沿竖直方向连续的反方向直线运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
所述步骤四，即运动平台(1)绕着与基座(6)平面垂直的竖直方向做双向旋转运动具体方法为：
第一步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加有相位差的方波或梯形波激励电压信号，带动驱动足(2-1)在接触点切线方向与驱动器(2)的轴线方向构成的平面内形成单向的矩形轨迹运动；
第二步：调整与运动平台(1)接触的不同驱动单元(2)施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足(2-1)与运动平台(1)接触，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间摩擦力的作用下，运动平台(1)绕竖直方向产生旋转位移输出；
第三步：重复第一步至第二步，实现运动平台(1)绕竖直方向连续的正方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动；
第四步：将运动平台(1)和基座(6)压紧在n个驱动足(2-1)上，并调整它们之间的预压力，通过改变对与运动平台(1)接触的驱动单元(2)的双向层叠式弯曲型压电驱动器(2-2)的接触点切线方向弯曲分区和层叠式直线型压电驱动器(2-4)施加的方波或梯形波激励电压信号的相位，带动驱动足(2-1)在接触点切线方向与驱动器(2)的轴线方向构成的平面内形成相反方向的矩形轨迹运动；
第五步：调整与运动平台(1)接触的不同驱动单元(2)施加的激励电压信号的时序，使每一时刻至少有一个驱动足(2-1)与运动平台(1)接触，在驱动足(2-1)与运动平台(1)间摩擦力的作用下，运动平台(1)绕竖直方向产生旋转位移输出；
第六步：重复第四步至第五步，实现运动平台(1)绕竖直方向连续的反方向旋转运动，通过改变激励电压信号的幅值和时间，实现该方向上的超精密运动。
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2019
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