CN111299996A - 一种微夹持机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微夹持机器人，实现微型零件的夹持和高精密运动定位的同时可实现对夹爪位移、夹持力和微装配力的检测和反馈控制。微夹持机器人由同时实现夹爪位移检测、夹持力检测和微装配力检测的微夹钳、精密定位系统和微夹持机器人控制器构成，实现沿X轴、Y轴和Z轴的直线运动和旋转运动，同时实现对夹爪位移、夹持力和微装配力的同时检测、传感与反馈。微夹钳由基座、固定在基座上的单片柔顺机构、执行器以及微夹钳控制构成。单片柔顺机构上有对称设置的一级杠杆机构、对称设置的三级串联平行四边形机构和对称设置的夹爪。

Description

一种微夹持机器人
技术领域
本发明涉及微装配领域，具体是一种微夹持机器人。
背景技术
随着微纳米器件制造技术的快速发展，异质异构的非硅微纳器件及系统的需求逐渐显现并增加。这些技术所需的零件多是具有复杂三维几何结构、由不同材料制造的，而微装配技术是实现异质异构的非硅微系统集成的重要途经。微夹持机器人是微装配系统的末端执行系统，其夹爪直接与被夹持对象相接触，因此微夹持机器人的研究对于微装配技术至关重要。微夹持机器人作为一种典型的微执行机构，在微机械零件的加工、微装配和生物工程等领域均有很好的应用前景。
在微装配中，装配对象的尺寸一般为亚微米至微米量级，夹持力大小不合适，易使被夹持的零件发生变形、破碎等损坏。准确获取夹持力是实现精确可靠微装配的前提。另一方面，微装配力会影响微装配的一致性，因此在微型零件夹持装配过程中，准确获取微装配力是确保装配一致性的关键。
微装配过程在微装配空间中进行，由于显微视觉系统具有景深小、视场小的特点，要通过显微视觉技术实时检测视场空间中各个零件和微夹钳的运动特征较为困难。但要快速、精确地实现自动装配任务，必须实时获取夹爪运动特征信息。
另外，为了保证微夹持机器人在夹持锥形或圆柱形物体时被夹持物不易脱落，要求微夹持机器人的末端夹爪能够平行移动。目前开发的微夹持机器人，在空载时夹爪能够平行移动，但是为了实现夹持力传感，采用了悬臂梁作为夹持力传感机构，导致夹持零件时夹爪不再平行移动。因此，为了实现微型零件的可靠夹持，需要保证微夹钳在夹持零件时夹爪仍保持平行移动，夹爪承载保持平行移动是目前微装配领域亟待解决的问题。一般微装配系统中，应用微夹持器夹取微小物体时，需集成夹持力传感器，组成闭环控制系统实现夹持零件无损伤操作；集成微装配力传感器，组成闭环控制系统实现装配零件无损伤操作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微夹持机器人，实现微夹钳六自由度精密定位运动，同时集成的夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元实现对夹爪位移、夹持力和微装配力的检测、传感，并配合微夹持机器人控制器实现夹爪位移、夹持力和微装配力的反馈控制。
本发明的技术方案为：
本发明实施例提供了一种微夹持机器人，所述的微夹持机器人由同时集成夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元的微夹钳、可沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台、可沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台、可沿Y轴旋转的精密电动旋转台和微夹持机器人控制器构成，双轴精密电动旋转台由螺钉安装在精密电动平台上，精密电动旋转台由螺钉安装在双轴精密电动旋转台上；所述微夹钳由螺钉安装在微夹钳与精密定位系统转接器上，所述微夹钳与精密定位系统转接器通过螺钉或卡扣安装在所述精密电动旋转台上，所述微夹钳在实现微型零件夹持的同时可实现对夹爪位移、夹持力和微装配力的同时检测、传感，并配合微夹持机器人控制器实现夹爪位移、夹持力和微装配力的反馈控制。精密定位系统可实现沿X轴、Y轴和Z轴的直线运动和旋转运动，不仅能实现夹持微型零件的精密定位，沿Z轴直线运动的精密电动平台与微夹钳一起可实现微装配力的反馈控制。
其中，双轴精密电动旋转台、精密电动平台和精密电动旋转台这些产品属于现有技术所存在的产品，例如采用日本神精津机所制造的产品。
所述微夹钳包括：基座、固定在基座上的单片柔顺机构、安装在单片柔顺机构上开设的空腔内的执行器以及进行夹爪位移检测的夹爪位移传感单元、进行夹持力检测的夹持力传感单元和进行微装配力检测的微装配力传感单元。微夹持机器人的高精密运动定位系统由沿X轴、Y轴和Z轴的精密电动台实现沿X轴、Y轴和Z轴方向的三个自由度的正交直线运动，由沿X轴和Z轴的双轴精密电动旋转台实现沿X轴和Z轴的旋转运动，由沿Y轴的精密电动旋转台实现沿Y轴的旋转运动。
所述微夹持机器人控制器由精密定位系统控制器、微夹钳控制器和微装配力控制器组成，微装配力控制器通过电缆线分别连接精密定位系统控制器和微夹钳控制器；微装配力控制器通过电缆线分别连接精密定位系统控制器和微夹钳控制器；所述微夹钳控制器包括应变解调仪、信号控制器和驱动放大器；所述驱动放大器通过信号线连接所述执行器，所述信号控制器通过信号线分别连接所述驱动放大器和应变解调仪；
所述单片柔顺机构包括：对称设置的一级杠杆机构、对称设置的三级串联平行四边形机构和对称设置的夹爪；其中一级杠杆机构和三级串联平行四边形机构中的第一级平行四边形机构形成位移放大机构，第一级平行四边形机构形成夹爪位移传感机构，三级串联平行四边形机构中的第二级平行四边形机构形成夹持力传感机构，三级串联平行四边形机构中的第三级平行四边形机构形成微装配力传感机构；第一级平行四边形机构和第二级平行四边形机构在X轴方向和Y轴方向形成的平面上串联，第二级平行四边形机构和第三级平行四边形机构在垂直于X轴方向和Y轴方向的平面上正交串联；
所述一级杠杆机构作为第一级位移放大机构对执行器在Y轴方向上传递的位移进行第一次放大并转换为X轴方向的运动位移，第一级平行四边形机构作为第二级位移放大机构对传递至X轴方向的位移进行第二次放大；其中，微夹钳控制器驱动执行器在Y轴方向推动一级杠杆机构的输入端时，一级杠杆机构的输入端将执行器在Y轴方向上推动产生的运动位移转换并放大为X轴方向上的运动位移，并经由第一级平行四边形机构和第二级平行四边形机构以及第三级平行四边形机构依次传递至夹爪位置处，使两个夹爪在X轴方向上平行闭合，对待夹持部件进行夹持；
所述夹爪位移传感单元由第一级平行四边形机构与第一应变传感器组成，所述夹持力传感单元由第二级平行四边形机构与第二应变传感器组成，所述微装配力传感单元由第三级平行四边形机构与第三应变传感器组成；其中，检测夹爪位移的第一应变传感器安装于第一级平行四边形机构的最大应变处以感应其形变，第二应变传感器安装于第二级平行四边形机构的最大应变处以感应其形变，第三应变传感器安装于第三级平行四边形机构的最大应变处以感应其形变；所述微夹钳控制器分别连接第一应变传感器、第二应变传感器和第三应变传感器；
实现夹爪位移反馈控制的系统由第一应变传感器、微夹钳控制器的应变解调仪、信号控制器、驱动放大器和执行器构成；实现夹持力反馈控制的系统由第二应变传感器、应变解调仪、信号控制器、驱动放大器和执行器构成；实现微装配力反馈控制的系统由第三应变传感器、应变解调仪、信号控制器和驱动放大器，精密定位系统控制器和沿Z轴方向运动的精密电动平台构成；
所述Y轴方向为执行器伸长收缩的位移方向，X轴方向与Y轴方向在同一平面上相互垂直，Z轴方向与X轴方向和Y轴方向形成的平面相垂直。
优选地，所述一级杠杆机构为对称加工的两个杠杆机构或直圆位移放大机构；一级杠杆机构的输入端与执行器相抵接，一级杠杆机构的两个输出端分别与两个第一级平行四边形机构一一对应，且一级杠杆机构的两个输出端分别与两个第一级平行四边形机构的其中一根连杆连接。
所述夹爪夹持微型零件后，在Y轴方向上，由夹持力Fg引起的第一级平行四边形机构的前端位移dA、第一应变传感器测得的第二级平行四边形机构的变形δg与夹爪的位移dg之间的关系为：
dg＝dA-δg (1)
其中，由夹持力Fg引起的第一级平行四边形机构的前端位移dA与第一应变传感器测得的第一级平行四边形机构的纵向应变εA之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000041
由夹持力Fg引起的第二级平行四边形机构的形变量δg与第二应变传感器测得的第二级平行四边形机构的纵向应变εE之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000042
因此，微夹钳夹持零件时，夹持力Fg引起的夹爪在Y轴方向上的所述夹爪位移dg为：
Figure BDA0002406589790000043
其中，E为单片柔顺机构的材料的杨氏模量，bA为第一级平行四边形机构的宽度，tA为第一级平行四边形机构的厚度，l5为第一级平行四边形机构的长度，KA为第一级平行四边形机构的柔性铰链的刚度，εA为被测的第一级平行四边形机构的纵向应变；bE为第二级平行四边形机构的宽度，tE为第二级平行四边形机构的厚度，l6为第二级平行四边形机构的长度，KE为第二级平行四边形机构的柔性铰链的刚度，εE为第二级平行四边形机构的纵向应变。
优选地，夹持力传感单元检测到的夹持力Fg与夹爪位移传感单元检测到的夹爪(22)在X轴方向上的夹爪位移dg的关系为：
Figure BDA0002406589790000044
式中，ω1＝(l2/l3)(tanφ2-tanφ1)-1，ω2＝(l2/l3)(tanφ1-tanφ2)-(l2/l4)，φ1为连接杆B1C和Y轴方向之间的夹角，φ2为连接杆A1B2与Y轴方向之间的夹角；Fin为执行器的输入力，λ为一级杠杆机构的位移放大倍数，λ＝l2l5/l1l4，dg为夹爪在X轴方向上的夹爪位移，KA为第一级平行四边形机构的刚度，KE为第二级平行四边形机的刚度，
Figure BDA0002406589790000045
为柔性铰链B1的刚度，
Figure BDA0002406589790000046
为柔性铰链B2的刚度，KC为柔性铰链C的刚度，KD为柔性铰链D的刚度，l1为连接杆CD的长度，l2为连接杆B1C的长度，l4为连接杆A1B2的长度，l5为第一级平行四边形机构的长度，l6为第二级平行四边形机构的长度；
夹持力传感单元检测到的夹持力Fg与第二应变传感器检测到的被测的第二级平行四边形机构的纵向应变εE之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000051
式中，E为单片柔顺机构的材料的杨氏模量，bE为第二级平行四边形机构的宽度，tE为第二级平行四边形机构的厚度；εE为第二级平行四边形机构的纵向应变，l6为第二级平行四边形机构的长度；
两个所述夹爪夹持微小部件且在Z轴方向上对被装配的两个微小部件施加压力后，被装配部件之间相互作用产生微装配力Fa，所产生的微装配力Fa与第三应变传感器检测的第三级平行四边形机构的纵向应变εF之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000052
式中，E为单片柔顺机构(16)的材料的杨氏模量，bF为第三级平行四边形机构的宽度，tF为第三级平行四边形机构的厚度，l7为第三级平行四边形机构的长度，εF为第三级平行四边形机构的纵向应变。
优选地，所述一级杠杆机构、第一级平行四边形机构、第二级平行四边形机构和第三级平行四边形机构为直圆柔性机构、双柔性梁机构和直梁柔性机构中的至少一种。
优选地，第一级平行四边形机构为双柔性梁机构或直梁柔顺机构时，第一应变传感器安装于双柔性梁机构或直梁柔顺机构的一侧表面最大形变处，或者，安装于两根柔性梁的内表面上或者两根柔性梁的外表面最大形变处，或，安装于两根柔性梁的内表面和外表面最大形变处；
第二级平行四边形机构为双柔性梁机构或直梁柔顺机构时，第二应变传感器安装于双柔性梁机构或直梁柔顺机构的一侧表面最大形变处，或，两根柔性梁的内表面上或者两根柔性梁的外表面最大形变处，或，两根柔性梁的内表面和外表面最大形变处；
第三级平行四边形机构为双柔性梁机构或直梁柔顺机构时，第三应变传感器安装于双柔性梁机构或直梁柔顺机构一侧表面最大形变处，或，安装于两根柔性梁的内表面最大形变处或者两根柔性梁的外表面最大形变处，或，安装于两根柔性梁的内表面和外表面最大形变处。
优选地，夹爪在Y轴方向上的弯曲刚度大于夹持力传感机构在Y轴方向上的弯曲刚度，夹爪在Z轴方向上的弯曲刚度大于微装配力传感机构在Z轴方向上的弯曲刚度；
夹爪的夹持面为平面或与被夹持部件表面相贴合的曲面，夹爪尖端的形状为弧形口或平口。
优选地，沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台、沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台和沿Y轴旋转的精密电动旋转台构成六自由度的精密定位系统；或者
沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台和沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台构成五自由度精密定位系统；或者
沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台和沿Y轴旋转的精密运动平台构成四自由度的精密定位系统；或者
沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台构成三自由度的精密定位系统。
优选地，所述微夹持机器人能实现对夹爪位移、夹持力和微装配力的反馈控制，其中由第一应变传感器感应第一级平行四边形机构的形变，由应变解调仪解调夹爪位移值传递给信号控制器，并由信号控制器输出调节电压信号经由驱动放大器放大后驱动执行器做出响应，实现夹爪位移的反馈控制；
由第二应变传感器感应第二级平行四边形机构的形变，由应变解调仪解调夹持力值传递给信号控制器，并由信号控制器输出调节电压信号经由驱动放大器放大后驱动执行器做出响应，实现夹持力的反馈控制；
由第三应变传感器感应第三级平行四边形机构的形变，由应变解调仪解调微装配力值由信号控制器传递给微装配力控制器，由微装配力控制器给出调节信号由精密定位系统控制器驱动沿Z轴方向运动的精密电动平台做出响应，实现微装配力的反馈控制。
优选地，第一应变传感器由第一半桥电路解调夹爪位移大小，第二应变传感器由第二半桥电路解调夹持力大小，第三应变传感器由第三半桥电路解调微装配力大小，以实现检测和反馈控制；或
第一应变传感器由第一单桥电路解调夹爪位移大小，第二应变传感器由第二单桥电路解调夹持力大小，第三应变传感器由第三单桥电路解调微装配力大小，以实现检测和反馈控制；或
第一应变传感器由第一全桥电路解调夹爪位移大小，第二应变传感器由第二全桥电路解调夹持力大小，第三应变传感器由第三全桥电路解调微装配力大小，以实现检测和反馈控制。
精密定位系统还配置有位移量标准量系统，测量精密定位系统的位置信息；包括设置于精密定位系统的运动机构上实现位移传感的位移量传感器，以及进行导轨运动控制及反馈控制的精密定位系统控制器和位移传感器控制器。
所述微夹持机器人由夹爪位移传感单元的第一应变传感器感应第一级平行四边形机构的形变，由微夹钳控制器的应变解调仪解调夹爪位移值传递给信号控制器，并由信号控制器输出调节电压信号经由驱动放大器放大后驱动执行器做出响应，实现夹爪位移的反馈控制；由夹持力传感器的应变传感器感应第二级平行四边形机构的形变，由微夹钳控制器的应变解调仪解调夹持力值传递给信号控制器，并信号控制器输出调节电压信号经由驱动放大器放大后驱动执行器做出响应，实现夹持力的反馈控制；由微装配力传感器的应变传感器感应第三级平行四边形机构的形变，由微夹钳控制器的应变解调仪解调微装配力值由信号控制器传递给微装配力控制器，由微装配力控制器给出调节信号由精密定位系统控制器驱动沿Z轴方向运动的精密定位平台系统做出响应，实现微装配力的反馈控制。
本发明的优势为：
1)、微夹持机器人的精密定位系统可根据需求设置不同型号、不同行程和不同精度，适用于不同的应用场合，可在较大范围内实现微夹持机器人末端夹持器的高精密定位、大范围空间定位和多自由度空间定位。
2)、同时集成夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元，传感单元中传感器的安装工艺简单，传感机构分辨率高，能实现对夹爪位移、夹持力和微装配力的精确测量和高精度反馈控制，能保证可靠地完成夹持装配任务。
3)、利用平行四边形机构作为夹爪位移、夹持力和微装配力的传感机构，使得夹爪在空载时能平行移动，也能保证夹持微小零件后夹爪平行移动，不易造成零件滑动、脱落或破损等问题。
4)、微夹钳的位移放大机构、夹持力传感机构、微装配力传感机构、夹爪和放置执行器的空腔为一体化加工的单片柔顺机构，尺寸小，结构紧凑，整体性好，易于加工、安装、使用和维护，提高了本发明的适用广度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，以下附图仅展示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为可沿X轴、Y轴和Z轴分别做直线运动和旋转运动的六自由度微夹持机器人；
图2为可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的三自由度微夹持机器人；
图3为可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动和沿Y轴做旋转运动的四自由度微夹持机器人；
图4为可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动和沿X轴和Z轴旋转运动的五自由度微夹持机器人；
图5为微夹钳夹爪位移、夹持力与微装配力的半桥应变解调电路的结构示意图；
图6为微夹钳夹爪位移、夹持力与微装配力的单桥应变解调电路的结构示意图；
图7为双柔性梁三级串联平行四边形机构的单片柔顺机构的结构示意图；
图8为平直夹爪的单片柔顺机构的结构示意图；
图9为第二级平行四边形机构为直梁平行四边形机构的单片柔顺机构示意图；
图10(a)为夹爪位移传感机构、夹持力传感机构和微装配力传感机构的结构原理示意图；
图10(b)为夹持微小部件后第一级平行四边形机构和第二级平行四边形机构的变形示意图；
附图标记说明：
1—微夹持机器人控制器；2—精密定位系统控制器；3—可沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台；4—可沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台；5—可沿Y轴旋转的精密电动旋转台；6—空间直角坐标系；7—微夹钳与精密定位系统转接器；8—基座；9—执行器；10—第一应变传感器；11—第二应变传感器；12—第三应变传感器；13—微夹钳控制器；14—微装配力控制器；15—垫块；16—单片柔顺机构；17—螺钉；18—一级杠杆机构；19—第一级平行四边形机构；20—第二级平行四边形机构；21—第三级平行四边形机构；22—扁平夹爪；23—微装配力半桥检测电路；24—夹持力半桥检测电路；25—夹爪位移半桥检测电路；26—微夹钳控制器的应变解调仪；27—微夹钳控制器的信号控制器；28—微夹钳控制器的驱动放大器；29—微装配力单桥检测电路；30—夹持力单桥检测电路；31—夹爪位移单桥检测电路；32—单片柔顺机构安装孔；33—双柔性梁第一级平行四边形机构；34—双柔性梁第二级平行四边形机构；35—双柔性梁第三级平行四边形机构；36—平口夹爪；37—直梁第二级平行四边形机构。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的微夹持机器人可以通过图1-图4所示的微夹持机器人实现，这些微夹持机器人均由同时集成夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元的微夹钳、精密定位系统和微夹持机器人控制器组成。
实施例1：
如图1所示的可实现六自由度空间运动的微夹持机器人，该机器人由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动台3实现分别沿X轴、Y轴和Z轴三自由度正交直线运动，由可沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台4实现分别沿X轴和Z轴的旋转运动，由可沿Y轴旋转的精密电动旋转台5实现沿Y轴的旋转运动；利用同时集成夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元的微夹钳实现微小器件的夹持和释放。微夹钳通过基座8安装在微夹钳和精密定位系统转接器7上。并由精密电动平台3、双轴精密电动旋转台4和精密电动旋转台5控制微夹钳实现分别沿X轴、Y轴和Z轴方向的直线运动和旋转运动，并进行空间精密定位。
在夹持微小零件时，执行器9被驱动放大器28驱动而伸长一定的位移量，并对一级杠杆机构18的输入端施加一定的输入力，此时通过图5和图6所示的微夹钳的一级杠杆机构18、第一级平行四边形机构19、第二级平行四边形机构20和第三级平行四边形机构21将执行器9的力和位移传递至夹爪22处，使夹爪22沿X方向平行闭合。在夹爪22闭合的过程中，通过第一应变传感器10检测第一级平行四边形机构19的最大应变，通过如图5所示的半桥电路23、半桥电路24和半桥电路25实现应变和位移关系的解调；也可以通过如图6所示的单桥电路29、单桥电路30和单桥电路31实现应变和位移关系的解调。通过第二应变传感器11检测第二级平行四边形机构20的最大应变，通过如图5所示的半桥电路实现应变和夹持力关系的解调；也可以通过如图6所示的单桥电路实现应变和夹持力关系的解调。通过第三应变传感器12检测第三级平行四边形机构21的最大应变，通过如图5所示的半桥电路实现应变和夹持力关系的解调；也可以通过如图6所示的单桥电路实现应变和夹持力关系的解调。
在夹爪22释放微小器件时，驱动放大器28驱动执行器9使其伸长量减小，此时通过图5和图6所示的微夹钳的一级杠杆机构18、第一级平行四边形机构19、第二级平行四边形机构20和第三级平行四边形机构21将执行器9的力和位移传递至夹爪22，从而使夹爪22沿X轴张开使微小零件被释放。微夹钳释放零件的过程中，同样采用图5和图6所示的电桥电路分别实现应变与夹爪位移、应变与夹持力、应变与微装配力之间大小关系的解调从而实现夹爪位移、夹持力与微装配力的检测与反馈控制。
通过微夹钳上集成的夹爪位移传感单元的第一应变传感器10和夹持力传感单元的第二应变传感器11对夹爪位移和夹持力的大小分别进行检测传感，将夹爪位移和夹持力的应变信号通过信号传输线传递至应变解调仪26，经过应变解调仪26解调后的信号传递至信号控制器27，并由信号控制器27输出调节信号传输至驱动放大器28，并由驱动放大器28将电压信号放大后驱动执行器9，从而控制执行器9的输出位移和力的大小，进而完成夹持力和夹爪位移的反馈控制。通过微夹钳上集成的微装配力传感单元的第三应变传感器12对微装配力的大小进行检测，将检测到的微装配力的应变信号通过信号传输线传递至应变解调仪26进行解调，解调信号经由信号传输线传递至信号控制器27，再由信号控制器27传递至微装配力控制器14，将实际的微装配力信号与参考微装配力信号进行对比，将差值传递给精密定位系统控制器2，若实际的微装配力信号大于参考微装配力信号，则精密定位系统控制器2控制精密电动平台3的Z轴精密电动平台沿空间直角坐标系6的Z轴正向运动，使微装配力减小直到趋近参考微装配力信号；若实际的微装配力信号小于参考微装配力信号，则精密定位系统控制器2控制精密电动平台3的Z轴精密电动平台沿空间直角坐标系6的Z轴负向运动，使微装配力增大直到趋近参考微装配力信号，通过以上方式，由精密定位系统控制器2控制精密电动平台3的Z轴精密电动平台带动微夹钳沿空间直角坐标系6的Z轴方向运动，以完成微装配力的反馈控制。
针对图1所示的微夹持机器人，可以通过在微夹钳单片柔顺机构16上加工不同结构形式的三级串联平行四边形机构实现夹爪位移传感机构、夹持力传感机构和微装配力传感机构对夹爪位移、夹持力和微装配力的传感。通过图5和图6所示的基于直圆柔性铰链的三级串联平行四边形机构构建夹爪位移、夹持力和微装配力的传感机构，也可以通过图7所示的基于双柔性梁结构的三级串联平行四边形机构构建夹爪位移、夹持力和微装配力的传感机构，并通过第一应变传感器10、第二应变传感器11和第三应变传感器12检测夹爪位移、夹持力和微装配力的大小并实现反馈控制。也可以通过在微夹钳单片柔顺机构16上加工如图9所示的混合结构形式的三级串联平行四边机构构建夹爪位移、夹持力和微装配力传感机构，并通过第一应变传感器10、第二应变传感器11和第三应变传感器12检测夹爪位移、夹持力和微装配力的大小并实现反馈控制。
针对不同的任务要求，可以通过改变夹爪尖端的形状如图7中的扁平夹爪22或者如图8所示的平口夹爪36来满足微装配任务的夹持需求。并通过对夹爪的设计保证夹爪尖端的刚度和变形度。
实施例2：
如图2所示为由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3构成的三自由度运动的微夹持机器人，该机器人由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3实现沿X轴、Y轴和Z轴的直线运动，利用同时集成夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元的微夹钳实现对微小零件的夹持和释放。微夹钳执行微小零件的夹持过程与实施例1的过程保持一致。
也可以通过在微夹钳单片柔顺机构上加工不同结构的夹爪位移、夹持力和微装配力的传感机构，从而改变微夹持机器人的结构，具体实施过程与实施例1保持一致。
实施例3：
如图3所示为由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3和可沿Y轴旋转的精密电动旋转台构成的四自由度运动的微夹持机器人，该机器人由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3实现沿X轴、Y轴和Z轴的直线运动，可沿Y轴旋转的精密电动旋转台实现沿Y轴的旋转运动，利用同时集成夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元的微夹钳实现微小零件的夹持和释放。微夹钳执行微小零件的夹持过程与实施例1中的夹持过程保持一致。
也可以通过在微夹钳单片柔顺机构上加工不同结构的夹爪位移、夹持力和微装配力传感机构，从而改变微夹持机器人的结构，具体实施过程与实施例1保持一致。
实施例4：
如图4所示为由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3和可沿X轴、Z轴做旋转运动的精密电动旋转台构成的五自由度运动的微夹持机器人，该机器人由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3实现分别沿X轴、Y轴和Z轴的直线运动，并由精密电动旋转台实现分别沿X轴和Z轴的一定角度的圆周运动。利用同时集成夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元的微夹钳实现微小器件的夹持和释放。微夹钳执行微小零件的夹持过程与实施例1的夹持过程保持一致。
也可以通过在微夹钳单片柔顺机构上加工不同结构的夹爪位移、夹持力和微装配力传感机构，从而改变微夹持机器人的结构，具体实施过程与实施例1保持一致。
实施例5：
请参照图1，本实施例中微夹持机器人由高精密运动定位系统，微夹持机器人控制器和微夹钳组成，微夹钳包括：基座8、固定在基座8上的单片柔顺机构16、安装在单片柔顺机构上开设的空腔内的执行器9、微夹钳控制器13以及夹爪位移传感单元、夹持力传感单元和微装配力传感单元。微夹持机器人的高精密运动定位系统由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3实现分别沿X轴、Y轴和Z轴的三个自由度的正交直线运动，由可沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台4实现分别沿X轴和Z轴的旋转运动，由可沿Y轴旋转的精密电动旋转台5实现沿Y轴的旋转运动。微夹持机器人控制器1由精密定位系统控制器2、微夹钳控制器1和微装配力控制器14组成。
单片柔顺机构16包括：对称设置的一级杠杆机构18、对称设置的三级串联平行四边形机构(三级串联平行四边形机构具体包括：串联设置的第一级平行四边形机构19、第二级平行四边形机构20和第三级平行四边形机构21组成，并且包括2组，两组三级串联平行四边形机构对称设置)和对称设置的夹爪22；其中一级杠杆机构18和第一级平行四边形机构19形成位移放大机构，三级串联平行四边形机构的第一级平行四边形机构19形成夹爪位移传感机构，第二级平行四边形机构20形成所述夹持力传感机构，第三级平行四边形机构21形成所述微装配力传感机构；第一级平行四边形机构19和第二级平行四边形机构20在X轴方向和Y轴方向形成的平面上串联，第二级平行四边形机构20和第三级平行四边形机构21在垂直于X轴方向和Y轴方向的平面上正交串联；
单片柔顺机构16的一级杠杆机构18作为第一级位移放大机构对执行器9在Y轴方向上传递的位移进行第一次放大并转换为X轴方向的运动位移，第一级平行四边形机构同时作为第二级位移放大机构对传递至X轴方向的位移进行第二次放大。其中微夹钳控制器13驱动执行器9在Y轴方向推动一级杠杆机构的输入端时，一级杠杆机构18的输入端将执行器9在Y轴方向上推动产生的运动位移转换并放大为X轴方向上的运动位移，并经由第一级平行四边形机构19(也即夹爪位移传感机构)和第二级平行四边形机构20(也即夹持力传感机构)以及第三级平行四边形机构21(也即微装配力传感机构)依次传递至夹爪22位置处，使两个夹爪22在X轴方向上平行闭合，对待夹持部件进行夹持；
夹爪位移传感单元由第一级平行四边形机构19与第一应变传感器10组成，夹持力传感单元由第二级平行四边形机构20与第二应变传感器11组成，微装配力传感单元由第三级平行四边形机构21与第三应变传感器12组成；其中第一应变传感器10安装于第一级平行四边形机构19的最大应变位置处感应其形变，第二应变传感器11安装于第二级平行四边形机构20的最大应变位置处感应其形变，第三应变传感器12安装于第三级平行四边形机构21的最大应变位置处感应其形变。
Y轴方向为执行器9伸长收缩的位移方向，X轴方向与Y轴方向在同一平面上相互垂直，Z轴方向与X轴方向和Y轴方向形成的平面相垂直。
单片柔顺机构的一级杠杆机构18为对称加工的两个杠杆机构或椭圆位移放大机构或其他能对执行器9输出的位移进行放大的机构；一级杠杆机构18的输入端与放置在单片柔顺机构16上加工形成的空腔内的执行器9相抵接，一级杠杆机构18的两个输出端分别与两个第一级平行四边形机构19一一对应，且一级位移放大机构的两个输出端分别与第一级平行四边形机构19的其中一根连杆连接；
夹爪22夹持微型零件后，参考图10a和图10b所示的夹爪位移传感和夹持力传感原理示意图，在Y轴方向上，由夹持力Fg引起的第一级平行四边形机构19的前端位移dA、第一应变传感器10测得的第二级平行四边形机构20的变形δg与夹爪22的位移dg之间的关系为：
dg＝dA-δg (1)
其中，由夹持力Fg引起的第一级平行四边形机构19的前端位移dA与第一应变传感器10测得的第一级平行四边形机构19的纵向应变εA之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000131
由夹持力Fg引起的第二级平行四边形机构20的形变量δg与第二应变传感器11测得的第二级平行四边形机构20的纵向应变εE之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000132
因此，微夹钳夹持零件时，夹持力Fg引起的夹爪22在Y轴方向上的所述夹爪位移dg为：
Figure BDA0002406589790000133
其中，E为单片柔顺机构的材料的杨氏模量，bA为第一级平行四边形机构19的宽度，tA为第一级平行四边形机构19的厚度，l5为第一级平行四边形机构19的长度，KA为第一级平行四边形机构19的柔性铰链的刚度，εA为被测的第一级平行四边形机构19的纵向应变。bE为第二级平行四边形机构20的宽度，tE为第二级平行四边形机构20的厚度，l6为第二级平行四边形机构20的长度，KE为第二级平行四边形机构20的柔性铰链的刚度，εE为第二级平行四边形机构20的纵向应变。
夹持力Fg与夹爪位移dg的关系为：
Figure BDA0002406589790000141
式中ω1＝(l2/l3)(tanφ2-tanφ1)-1，ω2＝(l2/l3)(tanφ1-tanφ2)-(l2/l4)，φ1为连接杆B1C和Y轴方向之间的夹角，φ2为连接杆A1B2与Y轴方向之间的夹角；Fin为执行器9的输入力，λ为杠杆机构的位移放大倍数λ＝l2l5/l1l4，dg为夹爪22在X轴方向上的夹爪位移，KA为第一级平行四边形机构19的刚度，KE为第二级平行四边形机20的刚度，
Figure BDA0002406589790000142
为柔性铰链B1的刚度，
Figure BDA0002406589790000143
为柔性铰链B2的刚度，KC为柔性铰链C的刚度，KD为柔性铰链D的刚度，l1为连接杆CD的长度，l2为连接杆B1C的长度，l4为连接杆A1B2的长度，l5为第一级平行四边形机构19的长度，l6为第二级平行四边形机构20的长度。
夹持力Fg与第二应变传感器11检测到的被测的第二级平行四边形机构20的纵向应变εE之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000144
式中，bE为第二级平行四边形机构(20)的宽度，tE为第二级平行四边形机构(19)的厚度；εE为第二级平行四边形机构(20)的纵向应变；
两个所述夹爪22夹持微小部件且在Z轴方向上对被装配的两个微小部件施加压力后，被装配部件之间相互作用产生微装配力Fa，微装配力Fa与第三应变传感器12检测的第三级平行四边形机构21的纵向应变εF之间的关系为：
Figure BDA0002406589790000145
式中，bF为第三级平行四边形机构21的宽度，tF为第三级平行四边形机构21的厚度，l7为第三级平行四边形机构21的长度。
单片柔顺机构的第一级平行四边形机构、第二级平行四边形机构、第三级平行四边形机构均为直圆柔性机构如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图8所示，或直梁柔性机构如图9中29所示，或者双柔性梁机构如图7所示。
夹爪22在Y轴方向上的弯曲刚度大于夹持力传感机构20在Y轴方向上的弯曲刚度，夹爪22在Z轴方向上的弯曲刚度大于微装配力传感机构21在Z轴方向上的弯曲刚度，夹爪22的夹持面为平面或与被夹持部件表面相贴合的曲面，夹爪尖端的形状为弧形口或平口或其他能实现本发明工作目的的形状。
精密定位系统由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3、沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台4和沿Y轴旋转的精密电动旋转台5构成，为六自由度精密定位系统，如图1所示。也可以为可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3和可沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台4构成五自由度精密定位系统，如图4所示；也可以为由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3和可沿Y轴旋转的精密电动旋转台5构成四自由度精密定位系统，如图3所示；也可以为由可沿X轴、Y轴和Z轴做直线运动的精密电动平台3构成三自由度精密定位系统，如图2所示。精密定位系统还配置有位移量标准量系统，测量精密定位系统的位置信息，包括设置在高精密运动定位系统的运动机构上能实现位移传感的位移量传感器，以及进行导轨运动控制和反馈控制的精密定位系统控制器和位移传感器控制器。
夹爪位移传感单元的第一应变传感器10感应第一级平行四边形机构19的形变，由微夹钳控制器13的应变解调仪26解调夹爪应变电量值传递给信号控制器，并由信号控制器27输出电压调节信号经由驱动放大器28放大后驱动执行器9做出响应，实现夹爪位移的反馈控制；由夹持力传感单元的第二应变传感器11感应第二级平行四边形机构20的形变，由应变解调仪26解调夹持力应变的电信号值传递给信号控制器27，并由信号控制器7输出电压调节信号经由驱动放大器28放大后驱动执行器做出响应，实现夹持力的反馈控制；由微装配力传感单元的第三应变传感器12感应第三级平行四边形机构21的形变，由应变解调仪26解调微装配力应变的电信号值传递给信号控制器27，再由信号控制器27传递给微装配力控制器12，由微装配力控制器12给出电压调节信号传递给精密定位系统控制器2，由精密定位系统控制器2驱动精密电动平台3的沿Z轴方向运动的精密电动平台3使系统做出响应，实现微装配力的反馈控制。

Claims (10)

1.一种微夹持机器人，其特征在于，所述微夹持机器人由同时实现夹爪位移检测、夹持力检测和微装配力检测的微夹钳，可沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台(3)，可沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台(4)，可沿Y轴旋转的精密电动旋转台(5)和微夹持机器人控制器(1)构成，双轴精密电动旋转台(4)由螺钉安装在精密电动平台(3)上，精密电动旋转台(5)由螺钉安装在双轴精密电动旋转台(4)上；所述微夹钳由螺钉(17)安装在微夹钳与精密定位系统转接器(7)上，所述微夹钳与精密定位系统转接器(7)通过螺钉或卡扣安装在所述精密电动旋转台(5)上；
所述微夹钳包括：基座(8)、固定在基座(8)上的单片柔顺机构(16)、安装在单片柔顺机构(16)上开设的空腔内的执行器(9)、进行夹爪位移检测的夹爪位移传感单元、进行夹持力检测的夹持力传感单元和进行微装配力检测的微装配力传感单元；
所述微夹持机器人控制器(1)由精密定位系统控制器(2)、微夹钳控制器(13)和微装配力控制器(14)组成，微装配力控制器(14)通过电缆线分别连接精密定位系统控制器(2)和微夹钳控制器(13)；所述微夹钳控制器(13)包括应变解调仪(26)、信号控制器(27)和驱动放大器(28)；所述驱动放大器(28)通过信号线连接所述执行器(9)，所述信号控制器(27)通过信号线分别连接所述驱动放大器(28)和应变解调仪(26)；
所述单片柔顺机构(16)包括：对称设置的一级杠杆机构(18)、对称设置的三级串联平行四边形机构和对称设置的夹爪(22)；一级杠杆机构(18)和三级串联平行四边形机构中的第一级平行四边形机构(19)形成位移放大机构，第一级平行四边形机构(19)形成夹爪位移传感机构，三级串联平行四边形机构中的第二级平行四边形机构(20)形成夹持力传感机构，三级串联平行四边形机构中的第三级平行四边形机构(21)形成微装配力传感机构(24)；第一级平行四边形机构(19)和第二级平行四边形机构(20)在X轴方向和Y轴方向形成的平面上串联，第二级平行四边形机构(20)和第三级平行四边形机构(21)在垂直于X轴方向和Y轴方向的平面上正交串联；
所述一级杠杆机构(18)作为第一级位移放大机构对执行器(9)在Y轴方向上传递的位移进行第一次放大并转换为X轴方向的运动位移，第一级平行四边形机构作为第二级位移放大机构对传递至X轴方向的位移进行第二次放大；其中，微夹钳控制器(13)驱动执行器(9)在Y轴方向推动一级杠杆机构的输入端时，一级杠杆机构(18)的输入端将执行器(9)在Y轴方向上推动产生的运动位移转换并放大为X轴方向上的运动位移，并经由第一级平行四边形机构(19)和第二级平行四边形机构(20)以及第三级平行四边形机构(21)依次传递至夹爪(22)位置处，使两个夹爪(22)在X轴方向上平行闭合，对待夹持部件进行夹持；
所述夹爪位移传感单元由第一级平行四边形机构(19)与第一应变传感器(10)组成，所述夹持力传感单元由第二级平行四边形机构(20)与第二应变传感器(11)组成，所述微装配力传感单元由第三级平行四边形机构(21)与第三应变传感器(12)组成；其中，检测夹爪位移的第一应变传感器(10)安装于第一级平行四边形机构(19)的最大应变处以感应其形变，第二应变传感器(11)安装于第二级平行四边形机构(20)的最大应变处以感应其形变，第三应变传感器(12)安装于第三级平行四边形机构(21)的最大应变处以感应其形变；所述微夹钳控制器(13)分别连接第一应变传感器(10)、第二应变传感器(11)和第三应变传感器(12)；
实现夹爪位移反馈控制的系统由第一应变传感器(10)、微夹钳控制器(13)的应变解调仪(26)、信号控制器(27)、驱动放大器(28)和执行器(9)构成；实现夹持力反馈控制的系统由第二应变传感器(11)、应变解调仪(26)、信号控制器(27)、驱动放大器(28)和执行器(9)构成；实现微装配力反馈控制的系统由第三应变传感器(12)、应变解调仪(26)、信号控制器(27)和驱动放大器(28)，精密定位系统控制器(2)和沿Z轴方向运动的精密电动平台(3)构成；
所述Y轴方向为执行器(9)伸长收缩的位移方向，X轴方向与Y轴方向在同一平面上相互垂直，Z轴方向与X轴方向和Y轴方向形成的平面相垂直。
2.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，所述一级杠杆机构(18)为对称加工的两个杠杆机构或直圆位移放大机构；一级杠杆机构(18)的输入端与执行器(9)相抵接，一级杠杆机构(18)的两个输出端分别与两个第一级平行四边形机构(19)一一对应，且一级杠杆机构(18)的两个输出端分别与两个第一级平行四边形机构(19)的其中一根连杆连接。
3.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，所述夹爪(22)夹持微型零件后，在Y轴方向上，由夹持力Fg引起的第一级平行四边形机构(19)的前端位移dA、第一应变传感器(10)测得的第二级平行四边形机构(20)的变形δg与夹爪(22)的位移dg之间的关系为：
dg＝dA-δg (1)
其中，由夹持力Fg引起的第一级平行四边形机构(19)的前端位移dA与第一应变传感器(10)测得的第一级平行四边形机构(19)的纵向应变εA之间的关系为：
Figure FDA0002406589780000021
由夹持力Fg引起的第二级平行四边形机构(20)的形变量δg与第二应变传感器(11)测得的第二级平行四边形机构(20)的纵向应变εE之间的关系为：
Figure FDA0002406589780000031
因此，微夹钳夹持零件时，夹持力Fg引起的夹爪(22)在Y轴方向上的夹爪位移dg为：
Figure FDA0002406589780000032
其中，E为单片柔顺机构(16)的材料的杨氏模量，bA为第一级平行四边形机构(19)的宽度，tA为第一级平行四边形机构(19)的厚度，l5为第一级平行四边形机构(19)的长度，KA为第一级平行四边形机构(19)的柔性铰链的刚度，εA为被测的第一级平行四边形机构(19)的纵向应变；bE为第二级平行四边形机构(20)的宽度，tE为第二级平行四边形机构(20)的厚度，l6为第二级平行四边形机构(20)的长度，KE为第二级平行四边形机构(20)的柔性铰链的刚度，εE为第二级平行四边形机构(20)的纵向应变。
4.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，夹持力传感单元检测到的夹持力Fg与夹爪位移传感单元检测到的夹爪(22)在X轴方向上的夹爪位移dg的关系为：
Figure FDA0002406589780000033
式中，ω1＝(l2/l3)(tanφ2-tanφ1)-1，ω2＝(l2/l3)(tanφ1-tanφ2)-(l2/l4)，φ1为连接杆(B1C)和Y轴方向之间的夹角，φ2为连接杆(A1B2)与Y轴方向之间的夹角；Fin为执行器(9)的输入力，λ为一级杠杆机构的位移放大倍数，λ＝l2l5/l1l4，dg为夹爪(22)在X轴方向上的夹爪位移，KA为第一级平行四边形机构(19)的刚度，KE为第二级平行四边形机(20)的刚度，
Figure FDA0002406589780000035
为柔性铰链(B1)的刚度，
Figure FDA0002406589780000036
为柔性铰链(B2)的刚度，KC为柔性铰链(C)的刚度，KD为柔性铰链(D)的刚度，l1为连接杆(CD)的长度，l2为连接杆(B1C)的长度，l4为连接杆(A1B2)的长度，l5为第一级平行四边形机构(19)的长度，l6为第二级平行四边形机构(20)的长度；
夹持力传感单元检测到的夹持力Fg与第二应变传感器(11)检测到的被测的第二级平行四边形机构(20)的纵向应变εE之间的关系为：
Figure FDA0002406589780000034
式中，E为单片柔顺机构(16)的材料的杨氏模量，bE为第二级平行四边形机构(20)的宽度，tE为第二级平行四边形机构(19)的厚度；εE为第二级平行四边形机构(20)的纵向应变，l6为第二级平行四边形机构(20)的长度；
两个所述夹爪(22)夹持微小部件且在Z轴方向上对被装配的两个微小部件施加压力后，被装配部件之间相互作用产生微装配力Fa，所产生的微装配力Fa与第三应变传感器(12)检测的第三级平行四边形机构(21)的纵向应变εF之间的关系为：
Figure FDA0002406589780000041
式中，E为单片柔顺机构(16)的材料的杨氏模量，bF为第三级平行四边形机构(21)的宽度，tF为第三级平行四边形机构(21)的厚度，l7为第三级平行四边形机构(21)的长度，εF为第三级平行四边形机构(21)的纵向应变。
5.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，所述一级杠杆机构(18)、第一级平行四边形机构(19)、第二级平行四边形机构(20)和第三级平行四边形机构(21)为直圆柔性机构、双柔性梁机构(34)和直梁柔性机构(37)中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，第一级平行四边形机构(19)为双柔性梁机构或直梁柔顺机构时，第一应变传感器(10)安装于双柔性梁机构或直梁柔顺机构的一侧表面最大形变处，或者，安装于两根柔性梁的内表面上或者两根柔性梁的外表面最大形变处，或，安装于两根柔性梁的内表面和外表面最大形变处；
第二级平行四边形机构(20)为双柔性梁机构或直梁柔顺机构时，第二应变传感器(11)安装于双柔性梁机构或直梁柔顺机构的一侧表面最大形变处，或，两根柔性梁的内表面上或者两根柔性梁的外表面最大形变处，或，两根柔性梁的内表面和外表面最大形变处；
第三级平行四边形机构(21)为双柔性梁机构或直梁柔顺机构时，第三应变传感器(12)安装于双柔性梁机构或直梁柔顺机构一侧表面最大形变处，或，安装于两根柔性梁的内表面最大形变处或者两根柔性梁的外表面最大形变处，或，安装于两根柔性梁的内表面和外表面最大形变处。
7.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，夹爪(22)在Y轴方向上的弯曲刚度大于夹持力传感机构在Y轴方向上的弯曲刚度，夹爪(22)在Z轴方向上的弯曲刚度大于微装配力传感机构(24)在Z轴方向上的弯曲刚度；
夹爪(22)的夹持面为平面或与被夹持部件表面相贴合的曲面，夹爪尖端的形状为弧形口(22)或平口(36)。
8.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台(3)、沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台(4)和沿Y轴旋转的精密电动旋转台(5)构成六自由度的精密定位系统；或者
沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台(3)和沿X轴和Z轴旋转的双轴精密电动旋转台(4)构成五自由度精密定位系统；或者
沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台(3)和沿Y轴旋转的精密运动平台(5)构成四自由度的精密定位系统；或者
沿X轴、Y轴和Z轴直线运动的精密电动平台(3)构成三自由度的精密定位系统。
9.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，所述微夹持机器人能实现对夹爪位移、夹持力和微装配力的反馈控制，其中由第一应变传感器(10)感应第一级平行四边形机构(19)的形变，由应变解调仪(26)解调夹爪位移值传递给信号控制器(27)，并由信号控制器(27)输出调节电压信号经由驱动放大器(28)放大后驱动执行器(9)做出响应，实现夹爪位移的反馈控制；
由第二应变传感器(11)感应第二级平行四边形机构(20)的形变，由应变解调仪(26)解调夹持力值传递给信号控制器(27)，并由信号控制器(27)输出调节电压信号经由驱动放大器(28)放大后驱动执行器(9)做出响应，实现夹持力的反馈控制；
由第三应变传感器(12)感应第三级平行四边形机构(21)的形变，由应变解调仪(26)解调微装配力值由信号控制器(27)传递给微装配力控制器(14)，由微装配力控制器(14)给出调节信号由精密定位系统控制器(2)驱动沿Z轴方向运动的精密电动平台(3)做出响应，实现微装配力的反馈控制。
10.根据权利要求1所述的微夹持机器人，其特征在于，第一应变传感器(10)由第一半桥电路(25)解调夹爪位移大小，第二应变传感器(11)由第二半桥电路(24)解调夹持力大小，第三应变传感器(12)由第三半桥电路(23)解调微装配力大小，以实现检测和反馈控制；或
第一应变传感器(10)由第一单桥电路(31)解调夹爪位移大小，第二应变传感器(11)由第二单桥电路(30)解调夹持力大小，第三应变传感器(12)由第三单桥电路(29)解调微装配力大小，以实现检测和反馈控制；或
第一应变传感器(10)由第一全桥电路(31)解调夹爪位移大小，第二应变传感器(11)由第二全桥电路(30)解调夹持力大小，第三应变传感器(12)由第三全桥电路(29)解调微装配力大小，以实现检测和反馈控制。
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