CN114247047B - 一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，包括外壳，所述外壳内从一端到另一端依次设有压电驱动机构、将所述压电驱动机构产生的位移放大的第一柔顺机构、着色针，所述压电驱动机构抵接在所述第一柔顺机构上，所述第一柔顺机构与所述着色针固定连接。本发明能够真正做到无震动、无摩擦、免润滑、无噪声，大大提升了微创皮肤着色装置的使用体验。

Description

一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置

技术领域

本发明涉及微创皮肤着色用具技术领域，更具体地，涉及一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置。

背景技术

微创皮肤着色技术，通过特定机电装置带动着色针高速运动，使针头以一定频率扎入皮肤表层，将针头内部携带的特定颜料等注入其中，以此纹制图案，可用于纹眉、纹唇、纹眼线、纹身等，操作简单、使用灵活。传统技术常用的力生成与传动方案，由马达、偏心轮转换机构和连接杆组成。马达带动传动组件高速运动的同时，产生摩擦，发出较大的噪声，影响出针的一致性精度。马达发热，导致运动不平稳，影响出针速度。另一常见的力生成与传动方案，为线圈电磁机依次带动弹片、悬铁、连接杆与着色针，刺入皮肤表层。由于电磁铁与悬铁反复高频撞击，产生噪声。且驱动频率低，使得出针速度低。在使用过程中，力生成与传动组件产生噪声、抖动，影响出针的一致性精度，影响顾客心理，可能造成皮肤收缩，导致所要纹制的图案不理想，严重时可能出现飞针和甩墨的状况。因此，力生成与传动组件及方案，起到极为重要的作用。

有一种磁动力纹绣仪，包括：壳体、驱动机构和传动机构；壳体内设有空腔；驱动机构设置于空腔内，驱动传动机构运动；传动机构包括磁传动组件和输出杆组件；磁传动组件由驱动机构驱动，磁传动组件包括转轴、偏心磁轮和磁杆，转轴横向设置于壳体上、位于壳体内，偏心磁轮套设在转轴上，磁杆与偏心磁轮对应设置；输出杆组件包括推杆，磁杆的底端设有连接孔，推杆的顶端设置于连接孔中。

但上述方案中，齿轮、磁轮、传动推杆、伸缩杆等的部件在转动或滑动的时候，仍然会产生摩擦和震动，不能做到真正的静音与防抖，同时结构复杂，为缓解摩擦和延长使用寿命，需要定期润滑，保养麻烦，使用时间长了之后，由于摩擦磨损会影响出针方向与深度，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中纹绣装置产生的噪声和震动较大的不足，提供一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置。本发明能够真正做到无震动、无摩擦、免润滑、无噪声，大大提升了微创皮肤着色装置的使用体验。

本发明的目的可采用以下技术方案来达到：

一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，包括外壳，所述外壳内从一端到另一端依次设有压电驱动机构、将所述压电驱动机构产生的位移放大的第一柔顺机构、着色针，所述压电驱动机构抵接在所述第一柔顺机构上，所述第一柔顺机构与所述着色针固定连接。

所述压电驱动机构施加电压后，会产生沿所述外壳轴线的位移，产生的位移施加给所述第一柔顺机构后，经过所述第一柔顺机构的放大，传递到着色针上。压电驱动机构是利用压电材料在施加电压后会产生位移的特性，来制造初始位移。压电驱动机构本身就具有高频、静音、平稳且具有纳米级别的位移生成精度，运动频率能满足着色针的出针频率要求。传统刚性机构中，不同的构件之间发生相对运动会发生摩擦和震动，发出刺耳的噪声，增加顾客的心理压力，并且震动会影响出针的一致性，影响操作人员握持的稳定性，从而影响着色质量。而第一柔顺机构是利用构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递的机构，不会产生任何噪声或者震动，且运动和力的传递过程中稳定均匀一致。压电驱动机构和第一柔顺机构之间抵接，使得两者的运动传递无间隙、无摩擦，从而不需要定期润滑，使用非常方便，且节省了润滑脂的成本。这样，利用压电驱动机构生成力和运动，利用第一柔顺机构将力和运动传递给着色针，实现着色针的高速精准往复运动，并且在工作过程中真正做到静音、无振动、出针速度快、出针一致性精度高的效果。

所述压电驱动机构可以使用压电陶瓷、压电石英、压电聚合物等压电材料均不影响本方案的实现，所述第一柔顺机构为可以将压电驱动机构产生的位移放大若干倍后传递给着色针，所述压电驱动机构产生的位移和第一柔顺机构放大的倍数，根据着色针需要的出针深度可以进行协调调节。

进一步的，所述第一柔顺机构包括与所述压电驱动机构连接的位移输入端、与所述着色针连接的位移输出端、设于所述位移输入端和位移输出端之间将位移输入端的位移放大并传递给位移输出端的多级放大机构、以及用于支撑所述多级放大机构的支架，所述支架与外壳可拆卸连接，所述支架设于所述多级放大机构的外侧，位于所述多级放大机构与外壳之间。

所述多级放大机构可以为一级放大、二级放大、三级放大等根据实际需要决定，而第一柔顺机构用于微创皮肤着色装置内，操作人员需要方便握持，所述装置整体的体积和重量不能很大。但微创皮肤着色装置中，压电驱动机构越大，产生的位移越大，第一柔顺机构的放大级数越多，能放大的倍数越大，同时微创皮肤着色装置的体积和重量也越大，所以需要根据着色针所需要的位移大小，平衡压电驱动机构的大小和第一柔顺机构的放大级数之间的关系。所述多级放大机构与外壳之间可拆卸连接便于更换，所述支架设于所述多级放大机构与外壳内壁之间，用于支撑所述多级放大机构。

进一步的，所述多级放大机构包括依次串联的与位移输入端相连的第一放大单元和与位移输出端相连的第二放大单元，所述第一放大单元与第二放大单元之间设有中间位移传输端。所述多级放大机构为两级放大，使用更多的放大级数虽然能将位移放大更高的倍数，从而减少压电驱动机构中压电材料的数量降低成本，但是在限制尺寸的情况下，越高的放大级数意味着第一柔顺机构的结构更加复杂精细，加工难度更高，对材料本身的力学性能要求非常高甚至可能没有能符合要求的材料。所以使用二级放大有足够的放大倍数的同时，自身尺寸大小合适。

进一步的，所述第一放大单元包括两块对称设置在所述外壳的轴线的两侧的第一传动件，所述第一传动件靠近外壳的一侧与支架固定连接，所述第一传动件相互靠近的一侧与所述中间位移传输端固定连接，所述位移输入端与第一传动件固定连接，且第一传动件与位移输入端的连接处位于第一传动件与支架和中间位移传输端的连接处之间。

第二放大单元的结构可以与第一放大单元的结构相同。第一传动件的一侧与支架固定连接，另一侧与中间位移传输端固定连接，第一段传动件跟位移输入端的连接处更靠近与支架连接的一侧的话，就能利用杠杆原理，将位移输入端输入的位移，在位移输出端输出时实现放大。

进一步的，所述第一传动件与支架之间通过第一支撑件相连，所述第一传动件与位移输入端通过第一输入件相连，所述第一传动件与中间位移传输端通过第一输出件相连，所述第一支撑件、第一输入件和第一输出件的轴线相互平行，所述第二放大单元的结构与第一放大单元结构相同。

所述第一支撑件、第一输入件和第一输出件的轴线相互平行，这样，位移输入端输入的力的方向平行，尽量避免在第一柔顺机构发生形变的时候，较为脆弱的第一支撑件、第一输入件和第一输出件发生断裂。

进一步的，所述第一传动件靠近所述外壳的轴线的一端体积小于所述第一传动件靠近所述支架的一端。

所述第一柔顺机构为由长方体上线切割加工而成的一体式结构，或3D打印而成的整体。其中，第一传动件的截面形状为梯形或三角形，缺少一角的第一传动件，能减少第一柔顺机构自身的重量，同时第一传动件不设计成更轻的细杆状，能够保证第一传动件的强度，不容易被折断。

进一步的，所述第一柔顺机构的材质为医用不锈钢或ABS塑料。一般的第一柔顺机构虽然也会利用材料本身的弹性变形来实现力的传递，但不需要限制尺寸很小的情况下，可以通过增大每部分的尺寸来补足强度，增加级数来增大放大倍数。但是当柔顺装置应用在微创皮肤着色装置中时，第一柔顺机构传递的位移和力要能够使得着色针刺入真皮层，并且由于着色针需要高频次的往复运动，需要第一柔顺机构一阶谐振频率较高，可以实现高频往复运动，满足快速作业的要求，以及还要有较高的疲劳可靠性，同时，操作人员需要长时间握持微创皮肤着色装置，微创皮肤着色装置的体积和重量不能过大，供第一柔顺机构放置的空间就很小。因此，为了能够保证微创皮肤着色装置的工作性能，对第一柔顺机构的结构和所使用的材料的力学性能要求比较高，需要满足对杨氏模量、泊松比、密度、拉/压许用刚度极限与强度极限的要求。

进一步的，所述第二放大单元的结构与第一放大单元结构相同，所述第二放大单元包括两块对称设置在所述外壳的轴线的两侧的第二传动件，所述第二传动件的靠近外壳的一侧通过第二支撑件与支架固定连接，所述第二传动件相互靠近的一侧通过第二输出件与所述位移输出端固定连接，所述中间位移传输端通过第二输入件传输件与位移输出端固定连接。

进一步的，所述输出端包括与输出件固定连接的连接件以及与用于与着色针连接的固定块。所述连接件的截面为环形，环形的连接件一是能够降低第一柔顺机构本身的重量，降低第一柔顺机构自身负载，同时环形连接件的内环面可以设置用于固定着色针的一端的架构。

进一步的，所述压电驱动机构与第一柔顺机构之间设有第二柔顺机构，所述第二柔顺机构为倒置的山字形，所述第二柔顺机构山字形的中间凸起抵接在所述位移输入端上，两侧的凸起抵接在支架上。

压电驱动机构产生的位移传递到第一柔顺机构中时，两者的连接处还是会在外壳的轴线方向上移动，如果使得连接处在外壳上滑动连接，仍然产生了摩擦。虽然可以使得连接处与外壳的内壁之间不直接接触，而是留有一定的间隙，但是由于压电驱动机构与第一柔顺机构为抵接，若微创皮肤着色装置发生碰撞或摔落，容易移位。所述压电驱动机构与第一柔顺机构之间设第二柔顺机构，第二柔顺机构既可以固定在外壳上，同时也能柔性传递位移和力。所述第二柔顺机构的结构可以为倒置的山字形，山字形平整的一面用于与压电驱动机构连接，山字形有三处凸起的一面与第一柔顺机构相连，其中中间的凸起可以与位移输入端抵接，将压电驱动机构产生的位移和力传递给第一柔顺机构，而两侧的凸起与所述支架抵接。

进一步的，所述外壳靠近所述压电驱动机构的一端设有使得所述压电驱动机构与第一柔顺机构压紧的预紧装置，所述压电驱动机构的两端分别设有第一抵接件和第二抵接件，所述第一抵接件抵接于所述预紧装置和压电驱动机构之间，所述第二抵接件抵接于所述压电驱动机构与第二柔顺机构之间。

所述压电驱动机构与柔顺装置之间无间隙连接，两者连接处不发生相对位移和摩擦，不会产生震动和噪声。使用预警装置将两者压紧，而不是直接固定连接，方便安装以及更换。所述外壳内周侧壁上设有凸起，所述支架靠近着色针的一侧抵接在凸起上，这样通过预紧装置既可以将压电驱动机构与柔顺装置压紧。所述第一抵接件和第二抵接件用于保护压电驱动机构。

进一步的，所述预紧装置包括螺栓，所述外壳靠近所述压电驱动机构的一端设有供所述螺栓插入的螺纹孔，所述第一抵接件包括与所述压电驱动机构抵接的抵接块、以及设于所述地接快与螺栓之间的硬质球状体，所述抵接块上设有用于放置所述硬质球状体弧形凹槽，所述第二抵接件的结构与所述第一抵接件的结构相同。

所述压电驱动机构的两端各设有一个抵接块，抵接块与螺栓或第二柔顺机构抵接时，均设有硬质球状体，抵接块上设有用于放置硬质球状体的弧形凹槽，所述硬质球状体用于缓解螺栓拧紧的过程中产生的扭矩和摩擦，若螺栓与压电驱动机构直接抵接，那在螺栓拧紧的过程容易导致压电驱动机构的轴线与外壳的轴线发生偏移，同时导致压电驱动机构受到过大的扭力。

进一步的，所述压电驱动机构包括设于所述外壳中沿所述外壳的轴线堆叠的压电片。所述要压电片可以为压电陶瓷、压电聚合物等均不影响本方案的实现。

进一步的，所述外壳的外侧壁上设有供导线穿过的导线孔，所述导线与压电驱动机构相连。

进一步的，所述外壳上还设有供若干散热孔。由于微创皮肤着色装置工作时间比较长，长时间工作后会产生一定的热量，通过散热孔散热。

进一步的，所述外壳包括依次通过螺纹连接第一部、第二部和第三部，所述着色针设于所述第三部内，第一柔顺机构设于所述第二部与第三部中，所述压电驱动机构设于所述第一部与第二部内。

所述第二部的内侧壁上，从靠近第三部的一端到另一端依次设有第一台阶、第二台阶、第三台阶。所述第一台阶用于抵接第一柔顺机构；所述第二台阶的高度与第一柔顺机构靠近第一部的端面平齐，这样所述第二柔顺机构抵接在第二台阶和第一柔顺机构上；所述第三台阶与所述第二柔顺机构靠近所述第一部的端面平齐。所述抵接块的垂直于所述外壳轴线的截面不大于所述第二柔顺机构垂直于所述外壳轴线的截面。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）使用压电驱动机构作为驱动装置替代传统的马达或磁驱动，使用第一柔顺机构和第二柔顺机构压电驱动机构产生的运动和力传递到着色针上，没有刚性构件之间产生的摩擦，真正实现静音驱动。

（2）压电驱动机构和第一柔顺机构和第二柔顺机构之间无摩擦，不需要定期润滑，且使用寿命长，不会产生摩擦损耗导致影响零件之间的配合精度从而降低使用寿命。

（3）压电驱动机构的高频驱动，能够提高出针速度，降低顾客皮肤的刺痛感；

（4）压电驱动机构和第一柔顺机构和第二柔顺机构之间无间隙，没有多个刚性机构之间复杂的运动传递关系，运动和力的传递方向一致性高，提高了着色针的出针一致性精度。

（5）压电驱动机构和第一柔顺机构和第二柔顺机构直接与外壳抵接，外壳分三部分且各部分之间螺纹连接，拆装方便。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明内部结构示意图。

图3为本发明的第一柔顺机构的结构示意图。

图4为本发明柔顺机构形变模拟图。

图示标记说明如下：

1-外壳，11-第一部，12-第二部，13-第三部，2-压电驱动机构，3-第一柔顺机构，31-位移输入端，32-位移输出端，321-连接件，322-固定块，33-支架，34-中间位移传输端，35-第一放大单元，351-第一传动件，352-第一支撑件，353-第一输入件，354-第一输出件，36-第二放大单元，361-第二传动件，362-第二支撑件，363-第二输入件，364-第二输出件，4-着色针，5-第二柔顺机构，6-螺栓，71-抵接块，72-硬质球状体。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图3所示，一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，包括外壳1，外壳1内从一端到另一端依次设有压电驱动机构2、将压电驱动机构2产生的位移放大的第一柔顺机构3、着色针4，压电驱动机构2抵接在第一柔顺机构3上，第一柔顺机构3与着色针4固定连接。

压电驱动机构2施加高压电后，会产生沿外壳1轴线的位移，产生的位移施加给第一柔顺机构3后，经过第一柔顺机构3的放大，传递到着色针4上。压电驱动机构2是利用压电材料在施加电压后会产生位移的特性，来制造初始位移。压电驱动机构2本身就具有高频、静音、平稳且具有纳米级别的精度，运动频率能满足着色针4的出针频率要求。传统刚性机构中，不同的构件之间发生相对运动会发生摩擦和震动，发出刺耳的噪声，增加顾客的心理压力，并且震动会影响出针的一致性，影响操作人员握持的稳定性，从而影响着色质量。而第一柔顺机构3是利用构件自身的弹性变形来完成运动和力的传递的机构，不会产生任何噪声或者震动，且运动和力的传递过程中稳定均匀一致。压电驱动机构2和第一柔顺机构3之间抵接使得两者的运动传递无间隙、无摩擦，从而不需要定期润滑，使用非常方便，且节省了润滑脂的成本。这样，利用压电驱动机构2生成力和运动，利用第一柔顺机构3将力和运动传递给着色针4，实现着色针4的高速往复运动，并且在工作过程中真正做到静音、无振动、出针速度快、出针一致性精度高的效果。

压电驱动机构2可以使用压电陶瓷、压电石英、压电聚合物等压电材料，均不影响本方案的实现，第一柔顺机构3为可以将压电驱动机构2产生的位移放大若干倍后传递给着色针4，压电驱动机构2产生的位移和第一柔顺机构3放大的倍数，根据着色针4需要的出针深度可以进行协调调节。

如图1至图3所示，第一柔顺机构3包括与压电驱动机构2连接的位移输入端31、与着色针4连接的位移输出端32、设于位移输入端31和位移输出端32之间将位移输入端31的位移放大并传递给位移输出端32的多级放大机构、以及用于支撑多级放大机构的支架33，支架33与外壳1可拆卸连接，支架33设于多级放大机构的外侧，位于多级放大机构与外壳1之间。

多级放大机构可以为一级放大、二级放大、三级放大等根据实际需要决定，而第一柔顺机构3用于微创皮肤着色装置内，操作人员需要方便握持，装置整体的体积不能很大。但微创皮肤着色装置中，压电驱动机构2越大产生的位移越大，第一柔顺机构3的放大级数越多，能放大的倍数越大，同时微创皮肤着色装置的体积和重量也越大，所以需要根据着色针4所需要的位移大小，平衡压电驱动机构2的大小和第一柔顺机构3的放大级数之间的关系。多级放大机构与外壳1之间可拆卸连接便于更换，支架33设于多级放大机构与外壳1内壁之间，用于支撑多级放大机构。

如图1至图3所示，多级放大机构包括依次串联的与位移输入端31相连的第一放大单元35和与位移输出端32相连的第二放大单元36，第一放大单元35与第二放大单元36之间设有中间位移传输端34。多级放大机构为两级放大，使用更多的放大级数虽然能将位移放大更高的倍数，从而减少压电驱动机构2中压电材料的数量降低成本，但是在限制尺寸的情况下，越高的放大级数意味着第一柔顺机构3的结构更加复杂精细，加工难度更高，对材料本身的力学性能要求非常高甚至可能没有能符合要求的材料。所以使用二级放大有足够的放大倍数的同时自身的尺寸的大小合适。

如图1至图3所示，第一放大单元35包括两块对称设置在外壳1的轴线的两侧的第一传动件351，第一传动件351靠近外壳1的一侧与支架33固定连接，第一传动件351相互靠近的一侧与中间位移传输端34固定连接，位移输入端31与第一传动件351固定连接，且第一传动件351与位移输入端31的连接处位于第一传动件351与支架33和中间位移传输端34的连接处之间。

第二放大单元36的结构可以与第一放大单元35的结构相同。第一传动件351的一侧与支架33固定连接，另一侧与中间位移传输端34固定连接，第一段传动件跟位移输入端31的连接处更靠近与支架33连接的一侧的话，就能利用杠杆原理，将位移输入端31输入的位移，在位移输出端32输出时实现放大。

如图1至图3所示，第一传动件351与支架33之间通过第一支撑件352相连，第一传动件351与位移输入端31通过第一输入件353相连，第一传动件351与中间位移传输端34通过第一输出件354相连，第一支撑件352、第一输入件353和第一输出件354的轴线相互平行，第二放大单元36的结构与第一放大单元35结构相同。

第一支撑件352、第一输入件353和第一输出件354的轴线相互平行，这样，位移输入端31输入的力的方向平行，尽量避免在第一柔顺机构3发生形变的时候，较为脆弱的第一支撑件352、第一输入件353和第一输出件354发生断裂。

如图1至图3所示，第一传动件351靠近外壳1的轴线的一端体积小于第一传动件351靠近支架33的一端。

第一柔顺机构3为由长方体上线切割加工而成的一体式结构，其加工成型后的截面形状如图2所示，其中，第一传动件351的截面形状为梯形，缺少一角的第一传动件351，能减少第一柔顺机构3自身的重量，同时第一传动件351不设计成更轻的细杆状，能够保证第一传动件351的强度，不容易被折断。

如图1至图3所示，第一柔顺机构3的材质为医用不锈钢或ABS塑料。一般的第一柔顺机构3虽然也会利用材料本身的弹性变形来实现力的传递，但不需要限制尺寸很小的情况下，可以通过增大每部分的尺寸来补足强度，增加级数来增大放大倍数。但是当柔顺装置应用在微创皮肤着色装置中时，第一柔顺机构3传递的位移和力要能够使得着色针4刺入真皮层，并且由于着色针4需要高频次的往复运动，需要第一柔顺机构3的一阶谐振频率较高，可以实现高频往复运动，满足快速作业的要求，以及还要有较高的疲劳可靠性，同时，操作人员需要长时间握持微创皮肤着色装置，微创皮肤着色装置的体积和重量不能过大，供第一柔顺机构3放置的空间就很小。因此，为了能够保证微创皮肤着色装置的工作性能，对第一柔顺机构3的结构和所使用的材料的力学性能要求比较高，需要满足对杨氏模量、泊松比、密度、拉/压许用刚度极限与强度极限的要求。

如图1至图3所示，第二放大单元36的结构与第一放大单元35结构相同，第二放大单元36包括两块对称设置在外壳1的轴线的两侧的第二传动件361，第二传动件361的靠近外壳1的一侧通过第二支撑件362与支架33固定连接，第二传动件361相互靠近的一侧通过第二输出件364与位移输出端32固定连接，中间位移传输端34通过第二输入件363传输件与位移输出端32固定连接。

如图1至图3所示，输出端包括与输出件固定连接的连接件321以及与用于与着色针4连接的固定块322。连接件321的截面为环形，环形的连接件321一是能够降低第一柔顺机构3本身的重量，降低第一柔顺机构3自身负载，同时环形连接件321的内环面可以设置用于固定着色针4的一端的架构。

如图1至图3所示，压电驱动机构2与第一柔顺机构3之间设有第二柔顺机构5，第二柔顺机构5为倒置的山字形，第二柔顺机构5山字形的中间凸起抵接在位移输入端31上，两侧的凸起抵接在支架33上。

压电驱动机构2的位移传递到第一柔顺机构3中时，两者的连接处还是会在外壳1的轴线方向上移动，如果使得连接处在外壳1上滑动连接，仍然产生了摩擦。虽然可以使得连接处与外壳1的内壁之间不直接接触，而是留有一定的间隙，但是由于压电驱动机构2与第一柔顺机构3为抵接，若微创皮肤着色装置发生碰撞或摔落，容易移位。压电驱动机构2与第一柔顺机构3之间设第二柔顺机构5，第二柔顺机构5既可以固定在外壳1上，同时也能柔性传递位移和力。第二柔顺机构5的结构可以为倒置的山字形，山字形平整的一面用于与压电驱动机构2连接，山字形有三处凸起的一面与第一柔顺机构3相连，其中中间的凸起可以与位移输入端31抵接，将压电驱动机构2产生的位移和力传递给第一柔顺机构3，而两侧的凸起与支架33抵接。

如图1至图3所示，外壳1靠近压电驱动机构2的一端设有使得压电驱动机构2与第一柔顺机构3压紧的预紧装置，压电驱动机构2的两端分别设有第一抵接件和第二抵接件，第一抵接件抵接于预紧装置和压电驱动机构2之间，第二抵接件抵接于压电驱动机构2与第二柔顺机构5之间。

压电驱动机构2与柔顺装置之间无间隙连接，两者连接处不发生相对位移和摩擦，不会产生震动和噪声。使用预警装置将两者压紧，而不是直接固定连接，方便安装以及更换。外壳1内周侧壁上设有凸起，支架33靠近着色针4的一侧抵接在凸起上，这样通过预紧装置既可以将压电驱动机构2与柔顺装置压紧。第一抵接件和第二抵接件用于保护压电驱动机构2。

如图1至图3所示，预紧装置包括螺栓6，外壳1靠近压电驱动机构2的一端设有供螺栓6插入的螺纹孔，第一抵接件包括与压电驱动机构2抵接的抵接块71、以及设于地接快与螺栓6之间的硬质球状体72，抵接块71上设有用于放置硬质球状体72弧形凹槽，第二抵接件的结构与第一抵接件的结构相同。

压电驱动机构2的两端各设有一个抵接块71，抵接块71与螺栓6或第二柔顺机构5抵接时，均设有硬质球状体72，抵接块71上设有用于放置硬质球状体72的弧形凹槽，硬质球状体72用于缓解螺栓6拧紧的时候产生的扭矩和摩擦，若螺栓6与压电驱动机构2直接抵接，那在螺栓6拧紧的时候容易导致压电驱动机构2的轴线与外壳1的轴线发生偏移，同时导致压电驱动机构2受到过大的扭力。

如图1至图3所示，压电驱动机构2包括设于外壳1中沿外壳1的轴线堆叠的压电片。要压电片可以为压电陶瓷、压电聚合物等均不影响本方案的实现。本实施例中的压电片为压电陶瓷。

如图1至图3所示，外壳1的外侧壁上设有供导线穿过的导线孔，导线与压电驱动机构2相连。

如图1至图3所示，外壳1上还设有供若干散热孔。由于微创皮肤着色装置工作时间比较长，长时间工作后会产生一定的热量，通过散热孔散热。

如图1至图3所示，外壳1包括依次通过螺纹连接第一部11、第二部12和第三部13，着色针4设于第三部13内，第一柔顺机构3设于第二部12与第三部13中，压电驱动机构2设于第一部11与第二部12内。

第二部12的内侧壁上，从靠近第三部13的一端到另一端依次设有第一台阶、第二台阶、第三台阶。第一台阶用于抵接第一柔顺机构3；第二台阶的高度与第一柔顺机构3靠近第一部11的端面平齐，这样第二柔顺机构5抵接在第二台阶和第一柔顺机构3上；第三台阶与第二柔顺机构5靠近第一部11的端面平齐。抵接块71的垂直于外壳1轴线的截面不大于第二柔顺机构5垂直于外壳1轴线的截面。

本实施例中，压电驱动机构2为若干陶瓷压电片堆叠烧结而成，能输出210微米的位移，如图4所示为柔顺机构形变模拟图，第一柔顺机构3能实现对位移的六倍放大几何增益。

实施例2

本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中，第一柔顺机构3的材质为医用不锈钢，可以使用金属线切割成型。压电驱动机构2的材质为石英晶体。

预紧装置不是螺栓6，而是与外壳1的一端配合的塞体，塞体与外壳1卡扣连接，这样压电驱动机构2就不会受到扭矩，可以省略第一抵接件和第二抵接件。

实施例3

本实施例与实施例1类似，所不同之处在于，本实施例中，第一柔顺机构3的材料为ABS，可以使用3D打印成型。压电驱动装置的材料为压电聚合物聚偏氟乙烯。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，包括外壳（1），所述外壳（1）内从一端到另一端依次设有压电驱动机构（2）、将所述压电驱动机构（2）产生的位移放大的第一柔顺机构（3）、以及着色针（4），所述压电驱动机构（2）抵接在所述第一柔顺机构（3）上，所述压电驱动机构（2）与第一柔顺机构（3）之间设有第二柔顺机构（5），所述第一柔顺机构（3）与所述着色针（4）固定连接；

所述第一柔顺机构（3）包括与所述压电驱动机构（2）连接的位移输入端（31）、与所述着色针（4）连接的位移输出端（32）、设于所述位移输入端（31）和位移输出端（32）之间将位移输入端（31）的位移放大并传递给位移输出端（32）的多级放大机构、以及用于支撑所述多级放大机构的支架（33），所述支架（33）与外壳（1）可拆卸连接，所述支架（33）设于所述多级放大机构的外侧，位于所述多级放大机构与外壳（1）之间；

所述多级放大机构包括依次串联的与位移输入端（31）相连的第一放大单元（35）和与位移输出端（32）相连的第二放大单元（36）；

所述第二柔顺机构（5）为倒置的山字形，所述第二柔顺机构（5）山字形的中间凸起抵接在所述位移输入端（31）上，两侧的凸起抵接在支架（33）上。

2.根据权利要求1所述的一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，所述第一放大单元（35）与第二放大单元（36）之间设有中间位移传输端（34）。

3.根据权利要求2所述的一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，所述第一放大单元（35）包括两块对称设置在所述外壳（1）的轴线的两侧的第一传动件（351），所述第一传动件（351）靠近外壳（1）的一侧与支架（33）固定连接，所述第一传动件（351）相互靠近的一侧与所述中间位移传输端（34）固定连接，所述位移输入端（31）与第一传动件（351）固定连接，且第一传动件（351）与位移输入端（31）的连接处位于第一传动件（351）与支架（33）和中间位移传输端（34）的连接处之间。

4.根据权利要求3所述的一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，所述第一传动件（351）与支架（33）之间通过第一支撑件（352）相连，所述第一传动件（351）与位移输入端（31）通过第一输入件（353）相连，所述第一传动件（351）与中间位移传输端（34）通过第一输出件（354）相连，所述第一支撑件（352）、第一输入件（353）和第一输出件（354）的轴线相互平行，所述第二放大单元（36）的结构与第一放大单元结构相同。

5.根据权利要求4所述的一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，所述第一传动件（351）靠近所述外壳（1）的轴线的一端体积小于所述第一传动件（351）靠近所述支架（33）的一端。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，所述第一柔顺机构（3）的材质为医用不锈钢或ABS塑料。

7.根据权利要求1所述的一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，所述外壳（1）靠近所述压电驱动机构（2）的一端设有使得所述压电驱动机构（2）与第一柔顺机构（3）压紧的预紧装置，所述压电驱动机构（2）的两端分别设有第一抵接件和第二抵接件，所述第一抵接件抵接于所述预紧装置和压电驱动机构（2）之间，所述第二抵接件抵接于所述压电驱动机构（2）与第二柔顺机构（5）之间。

8.根据权利要求7所述的一种基于压电驱动柔顺机构的微创皮肤着色装置，其特征在于，所述预紧装置包括螺栓（6），所述外壳（1）靠近所述压电驱动机构（2）的一端设有供所述螺栓（6）插入的螺纹孔，所述第一抵接件包括与所述压电驱动机构（2）抵接的抵接块（71）、以及设于所述抵接块（71）与螺栓（6）之间的硬质球状体（72），所述抵接块（71）上设有用于放置所述硬质球状体（72）弧形凹槽，所述第二抵接件的结构与所述第一抵接件的结构相同。

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