CN116406448A - 多轴线定位器 - Google Patents

Abstract

一种多轴线定位台或定位器包括由多个棱柱形接头致动器支撑并操纵的顶板。每个致动器包括与顶板具有四个或五个自由度(DOF)的致动器接头。当这些致动器中的一个或多个致动器伸展或缩回时，允许其余致动器的枢轴点、或者四个或五个DOF致动器接头移位以移动顶板。这些致动器可以设置在至少一个基板或基座结构体之间，并且可以固定到其上。

Description

多轴线定位器

相关申请

本申请要求于2020年9月23日提交的、名称为“MULTI-AXIS POSITIONER[多轴线定位器]”的美国专利申请号17/029,908的权益，所述美国专利申请号17/029,908是于2020年7月16日提交的、名称为“MULTI-AXIS POSITIONER[多轴线定位器]”的美国专利申请号16/930,638的部分继续申请，所述美国专利申请号16/930,638是于2019年2月14日提交的、名称为“MULTI-AXIS POSITIONING METHOD[多轴线定位方法]”的美国申请号16/275,601(现在为美国专利号10,746,928)的继续申请，所述美国申请号16/275,601是于2017年9月29日提交的、名称为“MULTI-AXIS RELATIVE POSITIONING STAGE[多轴线相对定位台]”的美国专利申请号15/720,006(现在为美国专利号10,429,587)的分案，所述美国专利申请号15/720,006要求于2016年9月30日提交的、名称为“MULTI-AXIS RELATIVE POSITIONING STAGE[多轴线相对定位台]”的美国临时申请号62/402,674的权益，这些专利申请中的每一个专利申请通过援引以其全文并入本文。

技术领域

本发明构思涉及一种定位台，尤其涉及一种多轴线相对定位台。

背景技术

在大量的应用中采用了位置操纵器来以不同程度的精度定位物体、工具或仪器。图1展示了可以在位置操纵器中使用的运动接头或运动副的概览，包括：刚性(无运动)、棱柱形、旋转、平行圆柱体、圆柱形、球形、平面、边缘滑动件、圆柱形滑动件、点滑动件、球形滑动件和交叉圆柱体。

Stewart平台(在本文中也被称为六脚架(hexapod))是由六个致动器构成的多轴线定位台，例如在每个致动器的两端处具有球形、球体或万向接头。六脚架被认为是用于大多数应用的世界级多轴线定位台设计，但通常成本过高。六脚架的一个问题是，由于致动器的互相交互，所以六脚架是一个协同运动平台。也就是说，由于致动器的互相交互，所以没有一个致动器可以独立地移动；给定的移动需要许多或所有致动器移动不同的特定量且以不同的速度曲线移动，以防止所述台绑定。另外，随着所定义的起点和终点的变化，这些运动和速度曲线连续变化。出于此原因，需要高度复杂的计算机算法来分别计算每个致动器所需的行进距离和速度曲线，以实现定位台的顶板从A点到B点(即使短距离单轴线移动是期望的)。结果，即使是这种简单的移动，人操作员也无法在没有绑定所述台的情况下手动执行。

六脚架的另一个显著缺点是接头的刚度(抵抗离轴线运动)决定了“倾斜(slop)”或“游隙(play)”，且因此决定了定位台的分辨率。这是一种设计冲突，因为在越来越严格的公差范围内制造(在六脚架中采用的)球形接头呈指数地更难以实现。也就是说，在设计者制造世界级球形轴承以将定位台分辨率最大化并将倾斜最小化的情况下，他默认加剧了两个固有问题。首先，由于球形接头的刚性，针对每个致动器的运动的准确度和速度曲线要求呈指数地增加，以防止绑定。其次，致动器的能力要求呈指数地增加，以便实现所需的精确运动和速度曲线。因此，提高六脚架的分辨率需要计算能力的指数增加以确定运动和速度曲线、致动器的执行能力的指数增加、以及十二个高质量球形轴承。所有这些因素都显著提高了六脚架的成本。

虽然六脚架的成本通常是其运动链对应物的三到十倍，但它们常常是优选的，因为它们不会遭受公差叠加问题。对于许多应用而言，十微米的精度并不是不常见的定位器要求，并且例如在光子学工业中，常常需要亚微米精度。迄今为止，六角架的成本典型地从60,000美元至高于120,000美元，各自取决于物理大小、负载限制和精度要求。一种替代的精确位置操纵器是高度期望的。

发明内容

根据发明构思的原理，平行位置操纵器包括顶板、基板(本文也称为底部板或基座板)、以及三个、四个、五个或六个棱柱形接头致动器。每个致动器包括在基板或顶板处的具有五个自由度(DOF)的致动器接头。在操作中，当这些致动器中的一个或多个致动器伸展或缩回时，允许其余致动器的枢轴点(例如，五个DOF致动器接头)在除了那个致动器的运动轴线(即，由所述致动器的伸展和缩回限定的轴线)之外的任何轴线上移位。在示例性实施例中，可以采用磁力、重力和/或柔韧聚合物(比如硅树脂)来在棱柱形致动器伸展或缩回时保持多达五个DOF枢轴点与接触区域中的所述棱柱形致动器的相应(即顶或底)板接触。在示例性实施例中，至少两个棱柱形致动器垂直于至少两个其他棱柱形致动器。如果添加第五轴线，则将其相关联的棱柱形致动器布置成垂直于其他四个棱柱形致动器。

在示例性实施例中，致动器可以是若干类型中的任何类型，比如：压电致动器、手动螺旋测微器、磁致动器、具有(一体的或分开的)线性致动器的步进马达、液压缸、气动缸、或具有偏心凸轮的旋转马达。在根据发明构思的原理的示例性实施例中，平行位置操纵器被配置成使得由每个致动器施用的推力和拉力大于所有其他致动器组合起来的剪切摩擦力。在示例性实施例中，这通过采用具有高保持力但剪切力较低的材料来实现，比如磁性地保持与硬、平坦金属表面接触的硬金属球形表面。在这样的实施例中，仅侧面之一(即，硬金属球形表面，或者硬、平坦金属表面)被磁化，因为如果两侧都是磁性的，则它们将在滑动轴线上被半约束，因此表现得像球形三DOF接头。

根据发明构思的原理，定位台包括多个磁性棱柱形接头致动器、基板、和顶板。顶板可以支撑设备，以用于设备的精确定位。顶板可以由多个磁性棱柱形接头致动器支撑，所述多个磁性棱柱形接头致动器又由基板支撑。在示例性实施例中，每个致动器被固定到基座板的一部分，这将每个致动器定位成相对于竖直轴线或平面成一定角度。在示例性实施例中，所述角度为四十五度，从而这将致动器定位在基座板的相对端部或端片上并且彼此成九十度。在示例性实施例中，虽然将顶板的侧面与基座板的侧面形成为与竖直轴线或平面成相同的角度，但是在发明构思的范围内可以设想其他配置。在顶板的成角度侧面上提供磁体。每个致动器在其远端部处包括磁性材料，所述磁性材料例如可以是铁类金属。在示例性实施例中，磁性材料为半球形，但是在发明构思的范围内可以设想其他形状和组合。在优选实施例中，每个磁性材料端部被配置成接触顶板的侧面上的磁体，从而将顶板支撑在基座板上方。

在操作中，通过磁体的力而将致动器远端部保持与顶板的侧面上的磁体接触。当致动器被激活(即，伸展或缩回)时，顶板在由致动器的运动所确定的运动方向上线性移动。通过在致动器的远端部的磁性材料上操作的磁体的磁力，与顶板的相对侧面上的磁体接触的致动器的远端部保持与磁体接触。同时，此致动器的远端部允许磁体(和顶板)在由激活的致动器的运动所指示的方向上滑动。

根据本发明构思，提供了一种平行定位器，所述定位器包括顶板、基座板、以及三个或更多致动器，所述三个或更多致动器被配置成在所述基座板上方支撑所述顶板并响应于一个或多个致动器的伸展或缩回而移动所述顶板，其中所述致动器中的每一个致动器包括具有五个自由度的接头。

在各种实施例中，所述致动器中的每一个致动器包括作为五自由度接头的磁性接头。

在各种实施例中，所述顶板包括成角度侧面，并且所述致动器被配置成从所述基座板伸展到所述顶板并沿着所述顶板的成角度侧面支撑所述顶板。

在各种实施例中，在中间位置(neutral position)中，所述顶板的成角度侧面与所述基座板的成角度侧面相对于竖直轴线或平面成相同的角度。

在各种实施例中，每个磁性接头包括由半球形磁性材料形成的致动器的端部、以及在板的接触区域中的磁体。

在各种实施例中，在所述顶板的侧面上形成每个磁性接头，形成所述接头的每个相应的致动器端部被配置成接触所述顶板的侧面上的磁体，并且致动器的每个相应的相对端部被配置成固定地附接到所述基座板。

在各种实施例中，所述平行定位器包括四个棱柱形致动器，每个棱柱形致动器与所述顶板的侧面形成磁性接头，每个侧面两个致动器，并且每个棱柱形致动器在另一个端部处固定到所述基座板，其中，当处于中间位置时，所述基座板的端片和所述顶板的侧面形成为相对于竖直轴线或平面成相同的角度。

在各种实施例中，所述致动器被配置成使得任何一对致动器的相同量的伸展或缩回产生所述顶板仅沿着单个轴线的移动，而所述伸展或缩回是在电子控制器的控制下进行。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种定位设备的方法，所述方法包括：提供所述设备所在的顶板，提供支撑所述顶板的基座板，以及在所述顶板和所述基座板之间提供三个或更多致动器，所述致动器被配置成在所述基座板上方支撑所述顶板并通过一个或多个致动器的伸展或缩回而移动所述顶板，其中所述致动器中的每一个致动器包括具有五个自由度的接头。

在各种实施例中，所述致动器中的每一个致动器包括作为五自由度接头的磁性接头。

在各种实施例中，顶板包括成角度侧面，并且所述致动器被配置成从所述基座板伸展到所述顶板并沿着所述顶板的成角度侧面支撑所述顶板。

在各种实施例中，在中间位置中，所述顶板的成角度侧面与所述基座板的成角度侧面相对于竖直轴线或平面成相同的角度。

在各种实施例中，每个磁性接头包括由半球形磁性材料形成的致动器的端部、以及在板的接触区域中的磁体。

在各种实施例中，在所述顶板的侧面上形成每个磁性接头，所述接头的每个相应的致动器端部被配置成接触所述顶板的侧面上的磁体并且致动器的每个相应的相对端部被配置成固定地附接到所述基座板。

在各种实施例中，所述定位方法包括提供四个棱柱形致动器，每个棱柱形致动器与所述顶板的侧面形成磁性接头，每个侧面两个致动器，并且每个棱柱形致动器在另一个端部处固定到所述基座板，其中，当处于中间位置时，所述基座板的端片和所述顶板的侧面形成为相对于竖直轴线或平面成相同的角度。

在各种实施例中，所述致动器被配置成使得任何一对致动器的相同量的伸展或缩回产生所述顶板仅沿着单个轴线的移动，而所述伸展或缩回是在电子控制器的控制下进行。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种光子定位设备，所述光子定位设备包括光子设备、支撑所述光子设备的顶板、基座板，以及三个或更多致动器，所述三个或更多致动器被配置成在所述基座板上方支撑所述顶板并响应于一个或多个致动器的伸展或缩回而移动所述顶板，其中所述致动器中的每一个致动器包括具有五个自由度的接头。

在各种实施例中，所述光子设备是光纤捻接器。

在各种实施例中，所述光子定位设备进一步包括四个棱柱形致动器，每个棱柱形致动器与所述顶板的侧面形成磁性接头，每个侧面两个致动器，并且每个棱柱形致动器在另一个端部处固定到所述基座板，其中，当处于中间位置时，所述基座板的端片和所述顶板的侧面形成为相对于竖直轴线或平面成相同的角度。

在各种实施例中，所述致动器被配置成使得任何一对致动器的相同量的伸展或缩回产生所述顶板仅沿着单个轴线的移动，而所述伸展或缩回是在电子控制器的控制下进行。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种平行定位器，所述平行定位器包括顶板、基座板和至少四个致动器，所述至少四个致动器被配置成在所述基座板上方支撑所述顶板并且响应于一个或多个致动器的伸展或缩回而移动所述顶板，其中所述致动器中的至少一些包括具有五个自由度的接头。

在各种实施例中，所述致动器中的每一个致动器包括具有五个自由度的接头。

在各种实施例中，少于所有致动器包括具有五个自由度的接头。

在各种实施例中，所述致动器中的至少一个包括具有四个自由度的接头。

在各种实施例中，所述顶板包括第一成角度侧面和第二成角度侧面，并且所述基座板包括与所述第一成角度侧面相对应且平行的第一成角度侧片、以及与所述第二成角度侧面相对应且平行的第二成角度侧片。

在各种实施例中，所述基座板包括中间部分(intermediate portion)，所述侧片从所述中间部分伸展。

在一些实施例中，所述中间部分是平面的。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种定位器，所述定位器包括结构体、至少一个基座、以及多个致动器，所述多个致动器被配置成在所述至少一个基座上方支撑所述结构体并响应于一个或多个致动器的伸展或缩回而移动所述结构体。三个或更多所述致动器通过具有至少四个自由度(DOF)的接头维持与所述结构体接触。

在各种实施例中，所述三个或更多致动器包括通过具有五个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

在各种实施例中，三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

在各种实施例中，至少一个具有四个DOF的接头是磁性接头。

在各种实施例中，至少一个具有五个DOF的接头是磁性接头。

在各种实施例中，所述三个或更多致动器中的每一个致动器都具有与所述结构体的磁性接头。

在各种实施例中，与所述结构体具有4DOF接头的致动器具有接触所述结构体的圆柱形端部。

在各种实施例中，与所述结构体具有5DOF接头的致动器具有接触所述结构体的半球形端部。

在各种实施例中，所述结构体包括纵向凹槽、凹陷或通道。

在各种实施例中，所述纵向凹槽、凹陷或通道被配置成保持至少一根光纤。

在各种实施例中，所述结构体包括被配置成保持至少一根光纤的V形凹槽。

在各种实施例中，其中所述定位器进一步包括顶板，并且所述至少一个基座包括至少一个基板，其中支撑所述顶板的所述三个或更多致动器联接到所述至少一个基板。

在各种实施例中，所述顶板包括由多个致动器接合的成角度侧面，并且所述至少一个基板包括成角度侧片，所述三个或更多致动器联接到所述成角度侧片，并且所述顶板的成角度侧面和所述至少一个基板的成角度侧片相对于竖直平面或轴线具有相同的角度。

在各种实施例中，所述定位器进一步包括端板，所述端板包括到所述结构体的端部的联接器。

在各种实施例中，所述联接器是磁性联接器。

根据本发明构思的另一方面，提供了一种定位器，所述定位器包括顶板、基座板、以及三个或更多致动器，所述三个或更多致动器被配置成在所述基座板上方支撑所述顶板并响应于一个或多个致动器的伸展或缩回而移动所述顶板，其中所述致动器中的每一个致动器通过具有至少四个自由度(DOF)的接头维持与所述顶板的接触。

在各种实施例中，所述三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述顶板接触的至少两个致动器、以及通过具有五个DOF的接头维持与所述顶板接触的至少一个致动器。

在各种实施例中，所述顶板包括由所述三个或更多致动器接合的成角度侧面，并且所述基板包括成角度侧片，所述三个或更多致动器联接到所述成角度侧片，并且所述顶板的成角度侧面和所述基板的成角度侧片相对于竖直平面或轴线具有相同的角度。

在各种实施例中，与所述顶板具有4DOF接头的致动器具有圆柱形端部。

附图说明

鉴于附图和随附的详细描述，本发明将变得更加清楚。通过举例而非通过限制的方式提供了其中所描绘的实施例，其中相同的附图标记是指相同或相似的元件。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在展示本发明的各方面上。在附图中：

图1展示了各种传统的运动接头；

图2示出了所有致动器缩回的四轴线定位台或定位器的实施例的前端视图，其中第三致动器(未示出)位于第一致动器后面并且第四致动器(未示出)位于第二致动器后面；

图3示出了图2的四轴线台的相同前端视图，其中第一致动器和第三致动器沿轴线(“X轴线”)伸展；

图4示出了图2的四轴线台的相同端视图，其中第二致动器和第四致动器沿轴线(“Y轴线”)伸展；

图5示出了图2的四轴线台的第一视图，其中第一致动器和第三致动器沿“X轴线”伸展，其中第二致动器(未示出)位于第一致动器后面并且第四致动器(未示出)位于第三致动器后面；

图6示出了与图2的四轴线台的第一视图相对的第二视图，其中第二致动器和第四致动器沿“Y轴线”伸展，其中第一致动器(未示出)位于第二致动器后面并且第三致动器(未示出)位于第四致动器后面；

图7示出了图2和图5的四轴线台的第一视图，其中第一致动器缩回并且第三致动器伸展以使顶板俯仰(pitch)，其中第二致动器(未示出)位于第一致动器后面并且第四致动器(未示出)位于第二致动器后面；

图8示出了图2和图6的四轴线台的第二视图，其中第二致动器伸展并且第四致动器缩回以使顶板偏摆(yaw)，其中第一致动器(未示出)位于第二致动器后面并且第三致动器(未示出)位于第四致动器后面；

图9示出了图2的四轴线台的视图，为清楚起见省略了基板；

图10示出了根据本发明构思的原理的可以应用于四轴线台的单轴线/双致动器移动的表格；

图11示出了根据本发明构思的原理的可以应用于五轴线台的单轴线/单致动器移动的表格；

图12示出了根据本发明构思的原理的五轴线定位台顶视图的实施例；

图13示出了根据本发明构思的原理的可以实现顶板的“翻滚(roll)”运动的多轴线定位台的另一个实施例；

图14A至图14C是根据本发明构思的原理的使用能够实现个位数微米精度的手动致动器的四轴线台的另一个实施例的视图；

图15是根据本发明构思的原理的在接头中采用圆柱体磁体的五轴线定位台的实施例的视图；

图16是根据发明构思的原理的包括电子控制器的光子定位器的实施例的框图；

图17A是根据发明构思的原理的采用四轴线定位台的光子定位器系统的实施例的视图；

图17B是图17A的光子定位器系统的视图；

图18是根据本发明构思的方面的多轴线定位台的另一个实施例的前端视图；

图19是图18的多轴线定位台的前端视图，其中第一致动器和第三致动器伸展；

图20是图18的多轴线定位台的前端视图，其中第二致动器和第四致动器伸展；

图21是图18的多轴线定位台的前端视图，其中第一致动器、第二致动器、第三致动器和第四致动器伸展；

图22是图18的多轴线定位台的前端视图，其中顶板倾斜；

图23是图18的多轴线定位台的立体图，其中顶板倾斜；

图24是图18的多轴线定位台的侧视图，其中顶板倾斜；

图25是根据本发明构思的方面的多轴线定位台的另一个实施例的立体图；

图26是图25的多轴线定位台的立体图，其中第一致动器和第三致动器伸展；以及

图27是图25的多轴线定位台的前端视图，其中第一致动器和第三致动器伸展。

具体实施方式

以下将参考附图更全面地描述本发明构思的各个方面，附图中示出了一些示例性实施例。然而，本发明构思可以以许多不同的形式来体现，并且不应当被解释为局限于本文所阐述的示例性实施例。

应当理解，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但这些元件不应受这些术语的限制。这些术语被用来将一个元件与另一个元件区分开，但并不暗示所需的元件序列。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不脱离本发明的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。术语“或”不是以排他性的意义来使用，而是以包容性的意义来使用。

应当理解，当一个元件被称为“在另一个元件上”、或“连接”或“联接”到另一个元件时，所述元件可以直接在所述另一个元件上、或连接或联接到所述另一个元件，或者可以存在中间元件。相比之下，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”、或“直接连接”或“直接联接”到另一个元件时，则不存在中间元件。用于描述元件之间关系的其他词语应以类似的方式来解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等等)。

本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，并不旨在限制本发明。如本文使用的，单数形式“一个/种(a/an)”和“所述(the)”旨在也包括复数的形式，除非上下文另外清楚地指出。将进一步理解，术语“包括(comprises)”、“包括有(comprising)”、“包含(includes)”、和/或“含有(including)”当使用在本文中时指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、部件和/或它们的群组。

空间相对术语，比如“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等可以被用来描述元件和/或特征与另外(一个或多个)元件和/或(一个或多个)特征的关系，例如，如图中所展示的。应当理解，除了图中所描绘的取向之外，空间相对术语还旨在涵盖使用和/或操作中的设备的不同取向。例如，如果图中的设备被翻转，则描述为在其他元件或特征“下方”和/或“之下”的元件将被定向在所述其他元件或特征“上方”。设备可以以其他方式定向(例如，旋转90度或在其他方向上)并且本文使用的空间相对描述符相应地解释。

在本文中参考截面图示描述了示例性实施例，截面图示是理想化的示例性实施例(和中间结构)的示意图示。照此，可以预期由于例如制造技术和/或公差导致的图示形状的变化。因此，示例性实施例不应被解释为限于本文所展示的区域的特定形状，而是包括例如由制造导致的形状偏差。

只要本文描述的功能特征、操作和/或步骤或者以其他方式理解为包括在本发明构思的各种实施例内，这些功能特征、操作和/或步骤就可以体现在功能块、单元、模块、操作和/或方法中。并且只要这些功能块、单元、模块、操作和/或方法包括计算机程序代码，这种计算机程序代码就可以被存储在计算机可读介质中，比如可由至少一个计算机处理器执行的非暂时性存储器和介质。

在根据发明构思的原理的示例性实施例中，多轴线定位器或定位台包括由多个致动器(比如一个或多个棱柱形接头致动器)支撑的支撑板。在优选实施例中，这些致动器中的一个或多个致动器包括相对于支撑板具有五个自由度(DOF)的致动器接头。在各种实施例中，一个或多个致动器包括相对于支撑板具有四个DOF的致动器接头。在操作中，当这些致动器中的一个或多个致动器伸展或缩回时，允许5DOF致动器的枢轴点在除了那个致动器的运动轴线(即，由所述致动器的伸展和缩回限定的轴线)之外的任何轴线上移位。

在各种实施例中，支撑板可以包括支撑物体的顶表面、以及由这些致动器中的至少一些致动器的可移动端接合的底表面。这些致动器中的一个或多个致动器可以设置在顶板与一个或多个结构体之间。在一些实施例中，这些致动器中的至少一些致动器可以具有固定或联接到基板或基座结构体的第一端、以及接合并移动所述支撑(或顶)板的第二端。

在示例性实施例中，可以采用磁力、重力和/或柔韧聚合物(比如硅树脂)来在棱柱形致动器缩回时保持五个DOF枢轴点与它们的相应(即顶或底)板接触。

在一些示例性实施例中，这些棱柱形致动器中的至少两个棱柱形致动器可以垂直于至少两个其他棱柱形致动器。

在一些实施例中，可以包括第五移动轴线。如果包括了第五轴线，则可以在一些实施例中将其相关联的棱柱形致动器布置成垂直于其他四个棱柱形致动器。

在示例性实施例中，致动器可以是若干类型中的任何类型，比如：压电致动器、手动螺旋测微器、磁致动器、具有(一体的或分开的)线性致动器的步进马达、液压缸、气动缸、或具有偏心凸轮的旋转马达。在根据发明构思的原理的示例性实施例中，位置被配置成使得由每个致动器施用的推力和拉力大于所有其他致动器组合起来的剪切摩擦力。在示例性实施例中，这可以通过采用具有高保持力但剪切力较低的材料来实现，比如硬、金属致动器端部，所述硬、金属致动器端部例如具有磁性地联接到支撑板的硬、平坦金属表面并与其保持接触的球形、平坦或点状表面。在这样的实施例中，仅接触表面之一(即，硬、金属致动器端部表面，或者硬、平坦金属表面)被磁化，因为如果两侧都是磁性的，则它们将在滑动轴线上被半约束，因此表现得像球形3DOF接头。

在根据发明构思的原理的示例性实施例中，定位台包括多个棱柱形接头致动器、基板(或结构体)、和顶板。顶板可以支撑用于其精确定位的设备，并且是支撑板。顶板可以由多个棱柱形致动器支撑，这些致动器又由基板或其他结构体支撑。在示例性实施例中，一个或多个致动器固定到基座板的一部分，这将每个致动器相对于竖直轴线或平面以一定角度定位。在示例性实施例中，虽然将顶板的侧面与基座板的侧面形成为与竖直轴线或平面成相同的角度，但是在发明构思的范围内可以设想其他配置。例如，竖直平面可以是竖直地延伸顶板和基板的中心长度的平面。在各种实施例中，例如当致动器具有相等的长度时，在顶板的至少一个位置，顶板的一个或多个侧面可以平行于基板的一个或多个侧面。

在各种实施例中，可以在支撑致动器端部与顶板的侧面之间建立磁场，使得对于至少一个致动器，在顶板表面的一部分与致动器端部之间形成磁性接头。在各种实施例中，要么致动器端部要么顶板的成角度侧面包括磁场产生材料或由磁场产生材料形成，所述磁场产生材料例如是磁体，而另一者包括磁性材料或由磁性材料制成，所述磁性材料例如是铁类金属。在示例性实施例中，虽然致动器的端部可以是半球的形状，但是在发明构思的范围内可以设想其他形状和组合，比如圆柱形。在各种实施例中，致动器端部包括磁性材料或由磁性材料形成，并且每个磁性材料端被配置成接触顶板的侧面上的磁体或磁性表面，从而将顶板可移动地支撑在基座板上方。

在一些实施例中，顶板的侧面上的磁体与顶板的外表面适形。顶板的内表面不需要是磁体或不需要包括磁体。在一些实施例中，顶板可以具有平面形状、V形、半圆柱形或其他形状的截面。

在操作中，在优选实施例中，通过磁体的力而将致动器远端部维持与顶板的外表面或侧面上的磁体接触。当致动器被激活(例如，伸展或缩回)时，顶板在由致动器的运动所确定的运动方向上响应性地移动。因此，致动器可以沿轴线是可伸展和可缩回的。通过在致动器的远端部的磁性材料上操作的磁体的磁力，与顶板的相对侧面上的磁体接触的致动器的远端部保持与磁体接触。同时，这种致动器的远端部允许磁体(和顶板)在由激活的致动器的运动所指示的方向上滑动。在各种实施例中，关于激活，所述相对侧面致动器可以是无源的，即不被激活，或者在不同的方向上被激活和/或被不同程度地激活。

根据发明构思的原理的多轴线定位器或定位台可以采取平行定位器的形式。根据平行位置，装置不会遭受与可能被称为运动链的一个堆叠在另一个顶部上的多个单轴线台相关联的机械堆叠问题。另外，与六脚架不同，根据本发明构思的原理的定位台允许四个致动器的任何组合以任何速度伸展或缩回任何量而没有所述台绑定。每个致动器可以被布置成影响台的顶板的两个不同轴线的移动。为了实现单个运动轴线，两个致动器可以以它们在期望的轴线上彼此互补并且在不期望的轴线上相互抵消的方式移动。结果，在根据发明构思的原理的示例性实施例中，单轴线台移动可以采用双致动器移动。在图10和图11的表中示出了单轴线台移动和相关联的致动器动作。

除了作为平行致动器之外，根据发明构思的原理的定位台还可以具有若干其他益处。例如，根据发明构思的原理的定位台可以递增地从四个轴线扩展到六个轴线，而Stewart平台总是具有三个或六个轴线。与运动链不同，根据发明构思的原理的定位台不会展现出各个台的公差叠加。根据发明构思的原理的定位台不需要旋转或线性轴承，而运动链对于每个轴线自由度都需要一个。对于根据发明构思的原理的定位台，每个运动轴线仅需要两个以固定的、直观的比率移动的致动器，并且因此，所期望的运动相对容易实现。如前所指示，Stewart平台不是这种情况。另外，与Stewart平台不同，不需要控制致动的速度以防止台绑定，而是可以移动各个致动器而没有绑定所述台。在示例性实施例中，可以仅通过对接口(比如致动器与顶板之间的磁性接口)脱离联接来容易地移除和替换定位台顶板。

在示例性实施例中，定位台的分辨率和刚度可以取决于致动器的质量、滑动件部件的平滑度(无论是半球形、圆柱形还是其他形状)、以及将致动器与顶板之间形成的接头保持在一起的磁力(或其他力)的强度。所有这些方面都可以进行优化，以创建只需花费类似精度六脚架的一小部分成本的亚微米精度定位台。在许多情况下，根据发明构思的原理的定位台将胜过标准运动链，同时更具成本效益。在示例性实施例中，致动器滑动件(或五个DOF连接中的其他四个)的保持力(例如，磁性保持力)大于所有其他致动器接头的摩擦系数。当这为真时，顶板将稳定在一个平衡点处，其允许四个(或更多)连接根据需要滑动或枢转，以确保维持所有的接触点。

具有受约束Z轴线(其中，其他自由度不受其干扰)的四轴线定位台可以根据发明构思的原理，通过使用刚性梁来约束或限制这种Z轴线移动、或者通过用四DOF接头替换四个五DOF致动器接头中的一个从而限制Z轴线上的运动来实现，如图15中所展示。

图2至图9组合地提供了根据发明构思的原理的四轴线定位台的示例性实施例的视图。

图2示出了所有致动器缩回的多轴线定位台或定位器的实施例的前端视图，其中第三致动器(未示出)位于第一致动器后面，并且第四致动器(未示出)位于第二致动器后面。图5至图9示出了第三致动器和第四致动器。例如，从图9中可以看出，第三致动器位于第一致动器后面，并且第四致动器位于第二致动器后面。

关于图2，在此视图中所有致动器都缩回。在此示例性实施例中，定位台是四轴线定位台100，其包括基板102、顶板104和多个致动器，所述多个致动器可以是棱柱形致动器。所述多个致动器包括第一致动器106(即，棱柱形致动器1)、第二致动器108(即，棱柱形致动器2)、第三致动器110(即，棱柱形致动器3)、以及第四致动器112(即，棱柱形致动器4)。

在示例性实施例中，基座板102包括成角度侧片118、120。在此实施例中，θ₁和θ₂分别表示侧片118和120的内表面相对于竖直轴线和/或平面的角度。在此实施例中，基板的成角度侧片也可以形成为相对于水平面成角度θ，这里θ＝θ₁＝θ₂。在其他实施例中，θ≠θ₁、θ≠θ₂和/或θ₁≠θ₂是可能的。在其他实施例中，θ可能是不相关的，并且θ₁＝θ₂可能仍然成立。在此实施例中，顶板104的外侧122、124形成为相对于竖直轴线和/或平面成相同的角度θ₁、θ₂。因此，基板102的侧片118的内表面可以平行于顶板104的外侧122，并且基板102的侧片120的内表面可以平行于顶板104的外侧124。竖直平面可以是竖直地延伸顶板104和基板102的中心长度的平面。

在图2的实施例中，基板102包括中间部分，侧板118和120从中间部分伸展。虽然中间部分可以是位于水平面中的平面片，但是在所有实施例中中间部分不需要是平面的。此外，虽然侧片118、120被示出为连接或者是同一结构体的一部分，但是它们不需要在所有实施例中都是如此。在其他实施例中，侧片118、120可以是不同结构体的部分，或者是附接到一个或多个其他结构体的单独板。

在此实施例中，致动器106、108、110和112中的每一个致动器从基板102的侧片118、120之一在朝着顶板104的方向上伸展。例如，在此实施例中，将每个致动器固定或联接到基板102的侧片，并且相对于对应侧片118或120以90度的角度朝着顶板104的对应侧面122或124伸展。

每个致动器106、108、110和112的远端部包括磁性材料。在此实施例中，致动器106、108、110和112中的每一个致动器包括铁类金属半球形端部134、136、138和140。磁体126、128、130和132安置在顶板104的侧面122、124上或其中、在与相应致动器106、108、110和112的铁类金属半球形端部134、136、138和140相对应的位置中。

图3示出了图2的四轴线定位台的相同前端视图，其中第一致动器和第三致动器沿轴线(“X轴线”)伸展。在图3中，第一致动器106和第三致动器110伸展以使顶板104在X轴线的方向上移动，如“X轴线箭头”所指示。如前所指示，第三致动器110(致动器3)位于第一致动器106(致动器1)后面，并且第四致动器112(致动器4)位于第二致动器108(致动器2)后面。在示例性实施例中，致动器1 106和致动器3 110伸展相同的量，以便提供纯X轴线移动。虚线指示顶板104和磁体126、128的原始位置，这是图2中顶板的位置。

图4示出了图2的四轴线定位台的相同端视图，其中第二致动器和第四致动器沿轴线(“Y轴线”)伸展。在图4的示例性实施例中，致动器1 106和致动器3 110(X轴线)、以及致动器2 108和致动器4 112(Y轴线)伸展。如前所指示，第三致动器110位于第一致动器106的后面，并且第四致动器112位于第二致动器108的后面。在示例性实施例中，第一致动器106和第三致动器110伸展相同的量，以便提供X轴线移动，并且第二致动器108和第四致动器112伸展相同的量，以便提供Y轴线移动。虚线指示顶板104和磁体126、128的原始位置。

图5示出了图2的四轴线定位台的第一致动器和第三致动器沿“X轴线”伸展的视图，其中第二致动器(未示出)位于第一致动器后面，并且第四致动器(未示出)位于第三致动器后面。在图5的示例性实施例中，第一致动器106和第三致动器110伸展相同的量，以仅在X轴线方向上产生移动。从这个角度看，第二致动器108位于第一致动器106后面，并且第四致动器112位于第三致动器110后面。虚线指示顶板104和磁体126、130的原始位置。

图6示出了图2的四轴线定位台的第二致动器和第四致动器沿“Y轴线”伸展的视图，其中第一致动器(未示出)位于第二致动器后面，并且第三致动器(未示出)位于第四致动器后面。在图6的实施例中，第二致动器108和第四致动器112伸展相同的量，以仅在Y轴线方向上产生移动。从这个角度看，第一致动器106位于第二致动器108后面，并且第三致动器110位于第四致动器112后面。虚线指示顶板104和磁体128、132的原始位置。

图7示出了第一致动器106缩回并且第三致动器110伸展以使顶板104俯仰的视图，其中第二致动器108(未示出)位于第一致动器后面，并且第四致动器112(未示出)位于第二致动器后面。

图8示出了四轴线定位台的视图，其中第二致动器108伸展并且第四致动器112缩回以使顶板104偏摆，其中第一致动器106(未示出)位于第二致动器后面，并且第三致动器110(未示出)位于第四致动器后面。

图9示出了图2的四轴线定位台的视图，其中为了清楚起见，省略了基板102。在图9的示例性实施例中，四轴线定位台的此视图展示了第一致动器106、第二致动器108、第三致动器110和第四致动器112以及各自相关联的磁体126、128、130和132与顶板104的相对位置。

图10示出了根据本发明构思的原理的可以应用于四轴线定位台的单轴线/双致动器移动的表格。图10的表格展示了根据发明构思的原理实现顶板移动的双致动器移动的组合。例如，为了仅在正X轴线方向上伸展顶板，第一致动器106和第三致动器110伸展而第二致动器108和第四致动器112留在适当位置；为了仅在正Y轴线方向上伸展顶板，第二致动器108和第四致动器112伸展而第一致动器106和第三致动器110留在适当位置。

图11示出了根据本发明构思的原理的可以应用于五轴线定位台的单轴线/单致动器移动的表格。例如，图12示出了第五致动器113，添加第五致动器以影响顶板4在位于水平面中的Z轴线上的移动。在其他实施例中，可以与第五致动器相反地提供第六致动器。

图11的表格示出了作为示例如果被添加到致动器106、108、110和112的第五致动器113的单轴线、单致动器移动。也就是说，如果使用五个致动器，则可以将图11的表格附加到图10的表格。因此，比如图12中所展示的五轴线定位台可以通过第五致动器113的伸展实现在正Z轴线方向上的移动以及通过第五致动器113的缩回实现在负Z轴线方向上的移动。在使用四轴线定位台的示例性实施例中(其中Z轴线受约束)，例如第五致动器113可以用刚性梁代替。

图13示出了根据本发明构思的原理的可以实现顶板的“翻滚”运动的多轴线定位台的另一个实施例。在根据发明构思的原理的示例性实施例中，可以引入第六运动轴线、翻滚，如图13中所展示。在此示例性实施例中，顶板104是半圆柱形的，磁体133也是如此。在这样的示例性实施例中，第六轴线的操作不会干扰其他五个轴线的操作。可以通过致动器106、108、110和112的选择性伸展和/或缩回来实现翻滚。第五致动器113可以再次是可选的并且如果打算在Z轴线上移动则被提供。

图14A、图14B和图14C分别提供了根据发明构思的原理的示例性定位器的端视图、立体图和分解图。在此示例性实施例中，顶板104和基座板102是V形的，其中侧面相对于竖直轴线具有相同的角度θ，其中在此实施例中θ＝θ₁＝θ₂。在其他实施例中，θ₁≠θ₂是可能的。在此示例性实施例中，第一致动器至第四致动器106、108、110和112穿过基座板102以接触定位在顶板104的侧面上的磁体135、137。

磁体135和135安置在顶板104的侧面122、124上或其中、在与相应致动器106、108、110和112的远端部处的铁类金属半球形端部134、136、138和140相对应的位置中。

在示例性实施例中，致动器106、108、110和112可以是精确调节机构，比如螺旋测微器106a、108a、110a、112a，其允许个位数微米精度调节。

图15是根据本发明构思的原理的在接头中采用圆柱体磁体的五轴线定位台的实施例的视图。如图15的示例性实施例中所展示，在此示例性实施例中，固附到顶板104的磁体139之一可以是例如圆柱形磁体的形式，其产生四DOF接头，这使得定位器在Z轴线上具有受限制的运动。可以通过例如弯曲来配置圆柱体磁体，以产生第六轴线的翻滚。

图16是根据发明构思的原理的包括电子控制器的光子定位器的实施例的框图。图16的框图根据发明构思的原理描绘了光子系统200，所述光子系统采用光子设备101，比如纤捻接器或其部件，比如结合定位器100的对准设备。在示例性实施例中，定位器100由控制器103控制，所述控制器以先前描述的方式操作定位器的致动器，以精确地移动光子设备101。例如，这种移动可以允许光纤端部的对准。控制器103可以例如从光子装备101接收反馈，控制器采用所述反馈来调节定位器100。在光子装备101是捻接器的示例性实施例中，例如，指示光纤之间的对准质量的传感器可以向控制器103提供标记，所述控制器例如采用这种标记来调节定位器以用于光纤的精确对准。

图17A和图17B是采用根据发明构思的原理的定位器的光子定位器系统105的侧视图。在此示例性实施例中，一对定位器100各自支撑光纤端部F1、F2以进行捻接。如前所述，例如，可以使用电子控制器103操纵这些定位器100中的每个定位器来使光纤F1、F2的端部对准，以用于通过包括加热元件(比如等离子体加热器(未示出))的光纤捻接器进行捻接，其中一旦使用定位器100对准，则加热元件被配置为加热光纤端部。在示例性实施例中，定位器100的顶板可以包括光纤保持器107或支撑所述光纤保持器。这种光纤保持器是已知的并且可以在其他方式的平坦的顶部表面中包括凹槽，以便将一根或多根光纤保持就位以用于定位和捻接。

参考图18至图27，描述了根据本发明构思的方面的多轴线定位器或定位台的替代性实施例。除非另有说明，否则以上描述同样适用于这些实施例或其方面。如上所述，多轴线定位器(本文也称为平行位置或定位台)可以采用多个致动器，所述多个致动器与支撑板形成多个接头。在这些实施例中，多个接头包括与两个其他接头组合的至少两个四自由度(4DOF)接头，其中每个其他接头可以是4DOF接头或5DOF接头。在各种实施例中，定位器包括两个4DOF接头和两个5DOF接头，一个4DOF接头和一个5DOF接头，或者两个4DOF接头。因此，致动器的定位端部与支撑板之间的接口是4DOF接头或5DOF接头。其他实施例可以包括4DOF接头和/或5DOF接头与支撑板的不同组合。支撑板可以被配置成支撑要定位的一个或多个物体，优选地具有高精确度。

在各种实施例中，所述系统包括三个或更多致动器，所述三个或更多致动器通过具有四个或五个自由度(DOF)的接头维持与结构体接触。并且，可选地，所述系统可以不包含通过具有3个或更少DOF的接头维持与结构体接触的致动器。

在示例性实施例中，定位器还可以包括至少一个底部板(或结构体)，并且致动器可以设置在至少一个底部板与顶板之间，并且固定到至少一个底部板(或结构体)。

在操作中，当这些致动器中的一个或多个致动器伸展或缩回时，允许其余致动器与支撑板的接口(例如，4DOF接头和/或5DOF接头)处的枢轴点在除了那个致动器的运动轴线之外的至少四个轴线中的任何轴线上移位。如前所述，作为示例，具有支撑板的4DOF接头可以由端部包括边缘滑动件或圆柱形滑动件的致动器形成。在优选实施例中，如同上文讨论的5DOF接头实施例，在各种实施例中，这些棱柱形致动器中的至少两个棱柱形致动器可以垂直于至少两个其他棱柱形致动器，并且如果添加了第五轴线或第六轴线，则它们相关联的棱柱形致动器可以布置成垂直于其他四个棱柱形致动器。

如同上文讨论的5DOF实施例，致动器的端部可以被磁性地联接到支撑(或顶)板。在操作中，当这些致动器中的一个或多个致动器伸展或缩回时，允许其余致动器的枢轴点相对于顶板移位和移动，同时仍然磁性地、可移动地联接到支撑(或顶)板。

如上所述，在示例性实施例中，致动器可以是若干类型中的任何类型，比如：压电致动器、手动螺旋测微器、磁致动器、具有(一体的或分开的)线性致动器的步进马达、液压缸、气动缸、或具有偏心凸轮的旋转马达。在根据发明构思的原理的示例性实施例中，定位器被配置成使得由每个致动器施加的推力和拉力大于所有其他致动器的剪切摩擦力之和。在示例性实施例中，这可以通过采用具有高保持力但剪切力相对较低的材料来实现，比如致动器的磁性地保持与顶板的硬、平坦金属表面接触的硬金属端部表面。

图18至图27提供了根据发明构思的原理的多轴线定位器或定位台的示例性实施例的视图，这些实施例采用至少两个致动器，所述至少两个致动器具有圆柱形滑动件端部以与支撑板形成4DOF接头。定位器可以包括与支撑板接合的2个或更多致动器，所述致动器与支撑板具有4DOF或5DOF接头。

支撑板可以被配置成保持要定位的物体。在一些实施例中，物体可以是至少一根光纤。在一些实施例中，支撑板可以包括配置成将物体维持在优选位置的凹槽或通道。在一些实施例中，支撑板可以包括被配置成将物体维持在优选位置的V形凹槽。在一些实施例中，定位器或定位台可以形成光纤处理机(比如光纤捻接器)的一部分，并且凹槽可以被配置成保持或支撑至少一根光纤。

图18示出了多轴线定位台或定位器300的实施例的前端视图，所述多轴线定位台或定位器具有对支撑(或顶)板304进行支撑的至少四个致动器306、308、310、312。第一致动器306和第二致动器308在此视图中可见，但是第三致动器310(未示出)位于第一致动器306后面并且第四致动器312(未示出)位于第二致动器308后面。

关于图18，在此视图中，所有致动器都缩回。在此示例性实施例中，定位台300包括基板302、顶板304和多个致动器306、308、310、312，这些致动器中的一个或多个致动器可以是棱柱形致动器。在各种实施例中，定位台300或其基板可以可选地包括端板317，如下文关于图23和图24所讨论的。

在示例性实施例中，类似于上文讨论的实施例，基座板302包括具有内部成角度侧面的侧片318、320，这些内部成角度侧面各自形成为相对于竖直轴线或平面“A”成一角度，例如，参见上文讨论的θ1和θ2，其可以应用于此实施例。例如，竖直平面A可以是竖直地延伸顶板304和基板302的中心长度的平面。在其他实施例中，θ1≠θ2是可能的。顶板304的侧面322、324形成为与竖直轴线或平面A成相同的角度。因此，基板302的侧片318平行于顶板304的侧面322，并且基板的侧片320平行于顶板304的侧面324。在图18的实施例中，基板302包括中间部分，侧片318和320从所述中间部分伸展。虽然中间部分可以是位于水平面中的大体平面片，但是中间部分不需要在所有实施例中都是平面的或者平坦的，并且作为示例可以包括凹入部分(如图18所示)。

在此实施例中，致动器306、308、310和312中的每一个致动器从基板302的侧片318、320之一沿朝向顶板304的方向伸展。例如，在此实施例中，每个致动器被固定或联接到基板302的侧片，并且相对于相对侧片318或320上的对应致动器成90度角度定向。

每个致动器306、308、310和312的远端部可以包括磁性材料。在图18至图24的实施例中，这些致动器306、308、310和312中的每一个致动器包括铁类金属圆柱形端部334、336、338和340，但在其他实施例中可以使用其他线性端部。磁体(比如上述的磁体126、128、130和132)可以设置在顶板304的侧面322、324上或这些侧面中，在对应于相应致动器306、308、310和312的铁类金属圆柱形端部334、336、338和340的位置中。

图19示出了图18的定位台300的相同的前端视图，其中第一致动器306和第三致动器(位于第一致动器后面)沿着轴线(“X轴线”)伸展。第二致动器308和第四致动器(位于第二致动器后面)保持缩回(或未伸展)。在图19中，第一致动器306和第三致动器310伸展以使顶板304在X轴线的方向上移动，如X轴线箭头所示(见图3)。在示例性实施例中，第一致动器306和第三致动器310伸展相同的量，以便提供纯粹的X轴线移动。

图20示出了图18的定位台300的相同的前端视图，其中第二致动器308和第四致动器(位于第二致动器后面)沿着轴线(“Y轴线”)伸展。第一致动器306和第三致动器(位于第一致动器后面)保持缩回(或未伸展)。在图20中，第二致动器308和第四致动器312伸展以使顶板304在Y轴线的方向上移动，如Y轴线箭头所指示(见图4)。在示例性实施例中，第二致动器308和第四致动器312伸展相同的量，以便提供纯粹的Y轴线移动。

图21示出了相同的前端视图，其中所有致动器伸展相同的量，以便提供沿Z方向的移动。在图21中，将致动器306和310(X轴线)以及致动器308和312(Y轴线)伸展。如前所述，第三致动器310位于第一致动器306后面，并且第四致动器312位于第二致动器308后面。在示例性实施例中，第一致动器306和第三致动器310伸展相同的量，以便提供X轴线移动，并且第二致动器308和第四致动器312伸展相同的量，以便提供Y轴线移动。

图22示出了图18的定位台300的左视立体图，其中第一致动器306比第三致动器310伸展更大的距离，并且第二致动器308类似地比第四致动器312伸展更大的距离，从而使得顶板304向上歪斜。

类似地，第三致动器310可以比第一致动器306伸展更大的距离，并且第四致动器312可以类似地比第二致动器308伸展更大的距离，从而使得顶板304向下歪斜。

图23展示了侧视立体图，其中第一致动器306比第三致动器310伸展更多，并且第四致动器312比第二致动器308伸展更多，从而产生顶板304的向上倾斜和部分旋转。在图23中，端板317是部分可见的。如图所示，端板可以固定到基板302上或者是所述基板的一部分。在其他实施例中，端板317不需要接触基板或成为基板的一部分。也就是说，在各种实施例中，端板317和脱离和/或独立于基板302。

图24展示了定位台300的侧视图，其中省略了基座板，但示出了顶板304。在四个致动器306、308、310和312中，只有第一致动器306和第三致动器310从此视图中可见。第一致动器的圆柱形端部334和第三致动器310的圆柱形端部338与顶板(或支撑板)304直接接触，用于直接定位。端板317包括用于与顶板304的一端部接合的磁性球体319。如同先前描述的接头，在各种实施例中，磁性球体319可以被定位成与位于顶板304上或顶板中的磁体(未示出)接合。

尽管图18至图24的实施例被展示为具有四个致动器，这些致动器具有与顶板形成4DOF接头的滑动圆柱体端部，但是在发明构思的范围内设想了4DOF致动器和5DOF致动器的组合(如上所述)，如图25至图27的示例性实施例所展示，具有如前所述的带有圆柱形端部和球形端部的致动器的组合。

在图25的实施例中，示出了多轴线定位台或定位器400。定位台400包括两个4DOF致动器310、312和两个5DOF致动器406、408，以及基座板302、顶板304和带有磁性球体319的端板317。

虽然可以实现致动器伸展和缩回的任何组合，但是在此示例中，第一致动器406和第二致动器408比第三致动器310和第四致动器312伸展的距离更大，从而使得顶板304的前部向上倾斜。

图26是定位台400的立体图，其中第一致动器406和第三致动器410伸展相同的量，从而使得顶板404的X轴线移动。图26是图25的定位台400的前视图，具有相同的致动器伸展布置。作为示例，图27示出了相同致动器配置的前端视图。受益于本披露的本领域技术人员将会理解，在本发明构思的范围内，可以实现致动器伸展和缩回的其他组合。在此实施例中，每个致动器包括机电部件，机电部件形成致动器的一部分，并驱动致动器的伸展和缩回，这可以由至少一个控制器(比如控制器103)来控制。这种控制器可以包括至少一个处理器，所述至少一个处理器执行驱动致动器的计算机指令。

虽然前面已经描述了被认为是最佳模式和/或其他优选的实施例，但是应当理解，可以在其中进行各种修改，并且本发明可以以各种形式和实施例来实现，并且它们可以应用于许多应用中，本文中仅描述了其中的一些应用。所附权利要求旨在要求保护字面上描述的及其所有等同物，包括落入每项权利要求范围内的所有修改和变化。

应当理解，为了清楚起见而在分开的实施例的上下文中描述的本发明的某些特征也可以在单个实施例中组合地提供。相反，为简洁起见而在单个实施例的上下文中描述的本发明的各种特征也可以分开被提供或以任何合适的子组合被提供。

例如，应当理解，任何权利要求中提出的所有特征(无论是独立的还是从属的)都可以以任何给定的方式组合。

Claims (38)

1.一种定位器，包括：

结构体；

至少一个基座；

多个致动器，所述多个致动器被配置成在所述至少一个基座上方支撑所述结构体并响应于一个或多个致动器的伸展或缩回而相对于所述至少一个基座移动所述结构体，

其中：

所述致动器中的三个或更多致动器通过具有至少四个自由度DOF的接头维持与所述结构体接触。

2.如权利要求1所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有五个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

3.如权利要求2所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

4.如权利要求1所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

5.如权利要求1所述的定位器，其中，至少一个具有四个DOF的接头是磁性接头。

6.如权利要求1所述的定位器，其中，至少一个具有五个DOF的接头是磁性接头。

7.如权利要求1所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器中的每一个致动器都具有与所述结构体的磁性接头。

8.如权利要求1所述的定位器，其中，与所述结构体具有4DOF接头的致动器具有接触所述结构体的圆柱形端部。

9.如权利要求1所述的定位器，其中，与所述结构体具有5DOF接头的致动器具有接触所述结构体的半球形端部。

10.如权利要求1所述的定位器，其中，所述结构体包括纵向凹槽、凹陷或通道。

11.如权利要求10所述的定位器，其中，所述纵向凹槽、凹陷或通道被配置成保持至少一根光纤。

12.如权利要求10所述的定位器，其中，所述结构体包括被配置成保持至少一根光纤的V形凹槽。

13.如权利要求1所述的定位器，其中：

所述结构体包括顶板，并且所述至少一个基座包括至少一个基板，并且

支撑所述顶板的所述三个或更多致动器联接到所述至少一个基板。

14.如权利要求13所述的定位器，其中，所述顶板包括由所述三个或更多致动器接合的成角度侧面，并且所述至少一个基板包括成角度侧片，所述三个或更多致动器联接到所述成角度侧片，并且所述顶板的成角度侧面和所述至少一个基板的成角度侧片相对于竖直平面或轴线具有相同的角度。

15.如权利要求1所述的定位器，进一步包括端板，所述端板包括到所述结构体的端部的联接器。

16.如权利要求15所述的定位器，其中，所述联接器是磁性联接器。

17.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有五个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

18.如权利要求17或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

19.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述结构体接触的至少两个致动器。

20.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，至少一个具有四个DOF的接头是磁性接头。

21.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，至少一个具有五个DOF的接头是磁性接头。

22.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器中的每一个致动器都具有与所述结构体的磁性接头。

23.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，与所述结构体具有4DOF接头的致动器具有接触所述结构体的圆柱形端部。

24.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，与所述结构体具有5DOF接头的致动器具有接触所述结构体的半球形端部。

25.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述结构体包括纵向凹槽、凹陷或通道。

26.如权利要求25或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述纵向凹槽、凹陷或通道被配置成保持至少一根光纤。

27.如权利要求25或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述结构体包括被配置成保持至少一根光纤的V形凹槽。

28.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，其中：

所述结构体包括顶板，并且所述至少一个基座包括至少一个基板，并且

支撑所述顶板的所述三个或更多致动器联接到所述至少一个基板。

29.如权利要求28或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述顶板包括由所述三个或更多致动器接合的成角度侧面，并且所述至少一个基板包括成角度侧片，所述三个或更多致动器联接到所述成角度侧片，并且所述顶板的成角度侧面和所述至少一个基板的成角度侧片相对于竖直平面或轴线具有相同的角度。

30.如权利要求1或任一其他权利要求所述的定位器，进一步包括端板，所述端板包括到所述结构体的端部的联接器。

31.如权利要求30或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述联接器是磁性联接器。

32.一种定位器，包括：

顶板；

基座板；以及

三个或更多致动器，所述三个或更多致动器被配置成在所述基座板上方支撑所述顶板并响应于一个或多个致动器的伸展或缩回而移动所述顶板，其中所述致动器中的每一个致动器通过具有至少四个自由度DOF的接头维持与所述顶板接触。

33.如权利要求32所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述顶板接触的至少两个致动器、以及通过具有五个DOF的接头维持与所述顶板接触的至少一个致动器。

34.如权利要求32所述的定位器，其中，所述顶板包括由所述三个或更多致动器接合的成角度侧面，并且所述基板包括成角度侧片，所述三个或更多致动器联接到所述成角度侧片，并且所述顶板的成角度侧面和所述基板的成角度侧片相对于竖直平面或轴线具有相同的角度。

35.如权利要求32所述的定位器，其中，与所述顶板具有4DOF接头的所述致动器具有圆柱形端部。

36.如权利要求32或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述三个或更多致动器包括通过具有四个DOF的接头维持与所述顶板接触的至少两个致动器、以及通过具有五个DOF的接头维持与所述顶板接触的至少一个致动器。

37.如权利要求32或任一其他权利要求所述的定位器，其中，所述顶板包括由所述三个或更多致动器接合的成角度侧面，并且所述基板包括成角度侧片，所述三个或更多致动器联接到所述成角度侧片，并且所述顶板的成角度侧面和所述基板的成角度侧片相对于竖直平面或轴线具有相同的角度。

38.如权利要求32或任一其他权利要求所述的定位器，其中，与所述顶板具有4DOF接头的所述致动器具有圆柱形端部。

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