CN202258380U

CN202258380U - 一种基于差式杠杆机构的柔顺微动平台

Info

Publication number: CN202258380U
Application number: CN 201120360381
Authority: CN
Inventors: 卢清华; 雷运清
Original assignee: Foshan University
Current assignee: Foshan University
Priority date: 2011-09-24
Filing date: 2011-09-24
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2021-09-24

Abstract

一种基于差式杠杆机构的柔顺微动平台，其特征在于包括基座、输出平台、两套差式杠杆缩放机构、驱动器，输出平台、差式杠杆缩放机构、驱动器设置在基座上，差式杠杆缩放机构包括1杠杆ABU、2杠杆CDE、3杠杆GHI，2杠杆CDE的E支点、3杠杆GHI的H支点通过柔顺铰链连接在基座上，在1杠杆ABU的支点B和2杠杆CDE的动力点C间设置有刚性杆BC。本实用新型与已有技术相比，具有结构简单，成本低，能够在低精度驱动器的驱动下获得高精度的位移输出，定位精度能够达到纳米级，具有广泛的应用前景的优点。

Description

一种基于差式杠杆机构的柔顺微动平台

技术领域

本实用新型涉及一种位置调节平台。

背景技术

近年来，精密定位技术得到迅速发展和广泛应用，如光纤对接、大规模集成电路以及微外科手术等均离不开具有亚微米甚至纳米定位精度的多自由度微动平台。目前精密定位平台有多种驱动方式，如压电陶瓷驱动、磁驱动以及摩擦驱动等。其中压电陶瓷是最常用的驱动器，因为它驱动力大、体积小、响应快、精度高以及稳定性好，但这种高精密的微位移平台价格昂贵、维护成本高。

发明内容

本实用新型的发明目的在于提供一种结构简单，成本低，能够在低精度驱动器的驱动下获得高精度的位移输出，定位精度能够达到纳米级，具有广泛的应用前景的基于差式杠杆机构的柔顺微动平台。

本实用新型是这样实现的，包括基座、输出平台、两套差式杠杆缩放机构、驱动器，输出平台、差式杠杆缩放机构、驱动器设置在基座上，差式杠杆缩放机构包括1杠杆ABU、2杠杆CDE、3杠杆GHI，2杠杆CDE的E支点、3杠杆GHI的H支点通过柔顺铰链连接在基座上，在1杠杆ABU的支点B和2杠杆CDE的动力点C间设置有刚性杆BC，刚性杆BC的两端通过柔顺铰链分别连接在1杠杆ABU的支点B和2杠杆CDE的动力点C上，在1杠杆ABU的阻力点A与3杠杆GHI的动力点G间设置有刚性杆AG，刚性杆AG的两端通过柔顺铰链分别连接在1杠杆ABU的阻力点A和3杠杆GHI的动力点G上，在2杠杆CDE的阻力点D与3杠杆GHI的阻力点I间设置有刚性杆DI，刚性杆DI两端通过柔顺铰链分别连接在2杠杆CDE的阻力点D和3杠杆GHI的阻力点I上，两套差式杠杆缩放机构以相互垂直的方式设置，其中一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与另一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI相连，另一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与输出平台连接，驱动器有两套，分别与两套差式杠杆缩放机构的动力点U连接。工作时，通过驱动器带动差式杠杆缩放机构动作，驱动输出平台在X轴方向和Y轴方向移动，经过差式杠杆缩放机构的缩小后，驱动器的移动距离被大幅缩小并驱动输出平台实现高分辨率运动，从而提高输出位移的分辨率和定位精度。显然，差式杠杆缩放机构结构简单、制造成本低。采用柔顺铰链，可适应杠杆、输出平台的各连接点的连接构件动作时所产生的相对微小的位移。

这里，为了保证输出平台只沿驱动方向运动，而不产生其它方向的附加运动，在两套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI上均设置有平行四边形机构，其中一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI上的其中一平行四边形机构两边杆通过柔顺铰链连接在基座上，其中一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与连接在基座上的其中一平行四边形机构的其中一边杆连接在一起，其中一平行四边形机构的移动边通过两柔顺铰链与其中一平行四边形机构的两边杆连接，其中一平行四边形机构的的移动边通过另外两柔顺铰链与另一平行四边形机构两边杆连接，另一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与另一平行四边形机构的其中一边杆连接在一起，另一平行四边形机构的移动边通过两柔顺铰链与另一平行四边形机构的两边杆连接，其中一平行四边形机构的在基座上的铰接点的连线与另一平行四边形机构的在其中一平行四边形机构的的移动边上的铰接点的连线相互垂直，输出平台设置在另一平行四边形机构的移动边上。设置了平行四边形机构后，输出平台只能沿平面的X轴、Y轴方向移动。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

（1）由于本发明的差式杠杆缩放机构能够将驱动器的输出位移大幅缩小，使得微动平台的定位精度和分辨率能够大幅度提高，所以整个平台不需要高精度的驱动器及其控制系统，在开环控制状态下就能得到很高的定位精度，加工方便，成本低，与同类产品相比较具有更高的性价比；

（2）本发明采用将差式杠杆缩放机构和杠杆平行四边形机构相结合的形式，不但保证了机构的缩放倍数，而且能消除位移缩减过程中所产生的转矩，在一定程度上减弱了外界的干扰，具有良好的导向性。

附图说明：

图1是本发明基于差式杠杆机构柔顺微动平台的结构示意图；

图2是本发明基于差式杠杆机构柔顺微动平台的三维模型图；

图3是本发明基于差式杠杆机构柔顺微动平台的差式杠杆缩放机构；

图4 是本发明基于差式杠杆机构柔顺微动平台的输出机构。

具体实施方式：

本实用新型包括基座3、输出平台4、两套差式杠杆缩放机构2和6、两驱动器1和7，输出平台4、两套差式杠杆缩放机构2和6、两驱动器1和7设置在基座3上，差式杠杆缩放机构2或6包括1杠杆ABU、2杠杆CDE、3杠杆GHI，如图1、2、3所示，2杠杆CDE的E支点、3杠杆GHI的H支点通过柔顺铰链10连接在基座3上，在1杠杆ABU的支点B和2杠杆CDE的动力点C间设置有刚性杆BC，刚性杆BC的两端通过柔顺铰链10分别连接在1杠杆ABU的支点B和2杠杆CDE的动力点C上，在1杠杆ABU的阻力点A与3杠杆GHI的动力点G间设置有刚性杆AG，刚性杆AG的两端通过柔顺铰链10分别连接在1杠杆ABU的阻力点A和3杠杆GHI的动力点G上，在2杠杆CDE的阻力点D与3杠杆GHI的阻力点I间设置有刚性杆DI，刚性杆DI两端通过柔顺铰链10分别连接在2杠杆CDE的阻力点D和3杠杆GHI的阻力点I上，两套差式杠杆缩放机构2和6以相互垂直的方式设置，其中一套差式杠杆缩放机构2的刚性杆DI通过柔顺铰链与另一套差式杠杆缩放机构6的刚性杆DI相连，另一套差式杠杆缩放机构6的刚性杆DI通过柔顺铰链与输出平台4连接，两套驱动器1和7分别与两套差式杠杆缩放机构2和6的动力点U连接。

如图1、2所示，这里，为了适应2杠杆CDE、3杠杆GHI摆动时阻力点D和阻力点I间的距离变化，刚性杆DI由两刚性杆构成，两刚性杆间通过柔顺铰链10连接。

如图1、4所示，在两套差式杠杆缩放机构2和6的刚性杆DI上均设置有平行四边形机构8和9，其中一套差式杠杆缩放机构2的刚性杆DI上的其中一平行四边形机构8两边杆JK和PQ通过柔顺铰链11连接在基座3上，其中一套差式杠杆缩放机构2的刚性杆DI通过柔顺铰链16与连接在基座3上的其中一平行四边形机构8的其中一边杆JK的延伸杆连接在一起，其中一平行四边形机构8的移动边KQ通过两柔顺铰链12与其中一平行四边形机构8的两边杆JK和PQ连接，其中一平行四边形机构8的移动边KQ的垂直于移动边KQ的垂直边13通过另外两柔顺铰链14与另一平行四边形机构9两边杆jk和pq连接，另一套差式杠杆缩放机构6的刚性杆DI通过柔顺铰链17与另一平行四边形机构9的其中一边杆jk的延伸杆连接在一起，另一平行四边形机构9的移动边kq通过两柔顺铰链15与另一平行四边形机构9的两边杆jk和pq连接，其中一平行四边形机构2的在基座3上的铰接点的连线JP与另一平行四边形机构9的在其中一平行四边形机构8的移动边KQ的垂直于移动边KQ的垂直边13上的铰接点jp的连线相互垂直，输出平台4设置在另一平行四边形机构9的移动边kq上。

驱动器1是气缸或压电马达或电磁静电等驱动或微调螺纹副。

Claims

1.一种基于差式杠杆机构的柔顺微动平台，其特征在于包括基座、输出平台、两套差式杠杆缩放机构、驱动器，输出平台、差式杠杆缩放机构、驱动器设置在基座上，差式杠杆缩放机构包括1杠杆ABU、2杠杆CDE、3杠杆GHI，2杠杆CDE的E支点、3杠杆GHI的H支点通过柔顺铰链连接在基座上，在1杠杆ABU的支点B和2杠杆CDE的动力点C间设置有刚性杆BC，刚性杆BC的两端通过柔顺铰链分别连接在1杠杆ABU的支点B和2杠杆CDE的动力点C上，在1杠杆ABU的阻力点A与3杠杆GHI的动力点G间设置有刚性杆AG，刚性杆AG的两端通过柔顺铰链分别连接在1杠杆ABU的阻力点A和3杠杆GHI的动力点G上，在2杠杆CDE的阻力点D与3杠杆GHI的阻力点I间设置有刚性杆DI，刚性杆DI两端通过柔顺铰链分别连接在2杠杆CDE的阻力点D和3杠杆GHI的阻力点I上，两套差式杠杆缩放机构以相互垂直的方式设置，其中一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与另一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI相连，另一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与输出平台连接，驱动器有两套，分别与两套差式杠杆缩放机构的动力点U连接。

2.根据权利要求1所述的基于差式杠杆机构的柔顺微动平台，其特征在于在两套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI上均设置有平行四边形机构，其中一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI上的其中一平行四边形机构两边杆通过柔顺铰链连接在基座上，其中一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与连接在基座上的其中一平行四边形机构的其中一边杆连接在一起，其中一平行四边形机构的移动边通过两柔顺铰链与其中一平行四边形机构的两边杆连接，其中一平行四边形机构的的移动边通过另外两柔顺铰链与另一平行四边形机构两边杆连接，另一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与另一平行四边形机构的其中一边杆连接在一起，另一平行四边形机构的移动边通过两柔顺铰链与另一平行四边形机构的两边杆连接，其中一平行四边形机构的在基座上的铰接点的连线与另一平行四边形机构的在其中一平行四边形机构的的移动边上的铰接点的连线相互垂直，输出平台设置在另一平行四边形机构的移动边上。

3.根据权利要求2所述的基于差式杠杆机构的柔顺微动平台，其特征在于其中一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与连接在基座上的其中一平行四边形机构的其中一边杆的延伸杆连接在一起，另一套差式杠杆缩放机构的刚性杆DI通过柔顺铰链与另一平行四边形机构的其中一边杆的延伸杆连接在一起。

4.根据权利要求2或3所述的基于差式杠杆机构的柔顺微动平台，其特征在于其中一平行四边形机构的移动边的垂直于移动边的垂直边通过另外两柔顺铰链与另一平行四边形机构两边杆连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的基于差式杠杆机构的柔顺微动平台，其特征在于驱动器是气缸或压电马达或电磁静电等驱动或微调螺纹副。

6.根据权利要求4所述的基于差式杠杆机构的柔顺微动平台，其特征在于驱动器是气缸或压电马达或电磁静电等驱动或微调螺纹副。