CN204640209U - 柔顺机构精密定位平台装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及精密定位平台的技术领域，公开了柔顺机构精密定位平台装置，包括微夹持机构、柔顺机构以及驱动柔顺机构的驱动机构；微夹持机构包括右夹持臂以及左夹持臂，右夹持臂上部与左夹持臂上部之间具有用于夹持物体的夹持间隙，右夹持臂下部与左夹持臂下部之间具有间隔区域，柔顺机构设于间隔区域；右夹持臂的上部设有横向定位孔，横向定位孔与夹持间隙呈垂直状布置；横向定位孔中插设有横向螺杆，横向螺杆的内端具有用于抵接在被夹持物体下端的定位端头，定位端头位于夹持间隙的下方，且定位端头的外周呈圆周曲面状。当物体被夹持后，物体的下端与定位端头抵接，利用横向螺杆的转动，则可以实现被夹持物体上下移动，实现被夹持物体位置的调整。

Description

柔顺机构精密定位平台装置

技术领域

本实用新型涉及精密定位平台的技术领域，尤其涉及柔顺机构精密定位平台装置。

背景技术

随着人们对微观领域研究的深入，面向微/纳米级对象的应用迅猛发展。在微型MEMS零件装配、光纤对接及生物细胞操作等各个领域迫切需要能够完成微细作业的微操作机器人系统，微夹持机构是微操作机器人的关键组成部分，能以较高的精度完成对微小物体的夹取或释放。

柔性铰链具有无摩擦、无间隙、运动灵敏度高等优点，因此，一般采用柔性铰链组成的柔顺机构作为精密运动的传递机构。

柔顺机构精密定位平台装置包括驱动机构、柔顺机构以及微夹持机构，驱动机构通过施加驱动力在柔顺机构上，利用柔顺机构的传递，实现微夹持机构抓取或释放物体。

现有技术中，微夹持机构中形成有用于夹持物体的加持间隙等，利用该夹持间隙的变化，来实现对物体的加持或释放，但是，当物体夹持在夹持间隙中后，则难以对物体的位置再进行调整。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供柔顺机构精密定位平台装置，旨在解决现有技术中，柔顺机构精密定位平台装置中被夹持的物体的位置难以进行调整的问题。

本实用新型是这样实现的，柔顺机构精密定位平台装置，包括微夹持机构、柔顺机构以及驱动所述柔顺机构的驱动机构；所述微夹持机构包括右夹持臂以及左夹持臂，所述右夹持臂上部与左夹持臂上部之间具有用于夹持物体的夹持间隙，所述右夹持臂下部与左夹持臂下部之间具有间隔区域，且所述左夹持臂的下端悬空布置；所述柔顺机构设于所述间隔区域，且所述柔顺机构分别与所述右夹持臂的内侧以及左夹持臂的内侧连接，所述驱动机构抵压于所述柔顺机构；

所述右夹持臂的上部设有横向定位孔，所述横向定位孔贯穿所述右夹持臂上部的两侧，且与所述夹持间隙呈垂直状布置；所述横向定位孔中插设有横向螺杆，所述横向螺杆的内端具有用于抵接在被夹持物体下端的定位端头，所述定位端头位于所述夹持间隙的下方，且所述定位端头的外周呈圆周曲面状。

进一步地，所述右夹持臂的上部设有纵向定位孔，所述纵向定位孔贯穿所述右夹持臂上部的上端及下端，且与所述横向定位孔垂直布置；所述纵向定位孔中插设有纵向螺杆，所述纵向螺杆抵压在横向螺杆上。

进一步地，所述驱动机构包括分别用于驱动所述柔顺机构的气动顶杆以及压电陶瓷，所述气动顶杆以及压电陶瓷分别抵压于所述柔顺机构；所述气动顶杆与所述压电陶瓷之间呈相互垂直状布置。

进一步地，所述右夹持臂上部的内侧设有右弧形槽，所述左夹持臂上部的内侧设有左弧形槽，所述夹持间隙位于所述右弧形槽与左弧形槽之间，且所述左弧形槽与右弧形槽正对布置，形成用于夹持物体且中部断开的弧形孔。

进一步地，所述左夹持臂的上部形成有上间隙缝，所述上间隙缝贯穿所述左夹持臂的侧边以及贯穿所述左夹持臂的上端面，且所述上间隙缝与所述夹持间隙平行布置。

进一步地，所述左夹持臂的上部形成有下间隙缝，所述下间隙缝贯穿所述左夹持臂的侧边以及贯穿所述左夹持臂上部的下端面，所述下间隙缝与所述夹持间隙平行布置，且所述下间隙缝与所述上间隙缝呈上下正对且相间隔布置。

进一步地，所述柔顺机构包括第一双轴柔性铰链、第二双轴柔性铰链以及叶型柔性铰链，所述第一双轴柔性铰链、第二双轴柔性铰链以及叶型柔性铰链分别呈横向布置；所述第一双轴柔性铰链的两端以及叶型柔性铰链的两端分别连接于所述右夹持臂的下部以及左夹持臂的下部；所述第二双轴柔性铰链的内端连接在所述叶型柔性铰链的右侧边，所述压电陶瓷抵压在所述第二双轴柔性铰链的外端。

进一步地，所述叶型柔性铰链呈迂回弯曲状，其中形成有多个相互隔开布置的隔开区域。

进一步地，至少一个所述隔开区域呈闭合环形状。

进一步地，所述叶型柔性铰链与所述第二双轴柔性铰链抵接的侧边的隔开区域呈闭合环形状。

与现有技术相比，本实用新型提供的柔顺机构精密定位平台装置中，右夹持臂的上部与左夹持臂的上部之间形成夹持间隙，该夹持间隙可以用于夹持物体，左夹持臂的下端悬空布置，利用驱动机构的驱动，通过柔顺机构将驱动力传递至左夹持臂及右夹持臂上，实现右夹持臂及左夹持臂之间相对或相背移动，也就是实现微夹持机构对物体的抓取或释放；当物体被夹持在微夹持机构的夹持间隙中后，物体的下端与横向螺杆的定位端头抵接，且定位端头的外周呈圆周曲面状，这样，利用横向螺杆的转动，则可以实现被夹持物体上下移动的作用，也就是实现被夹持物体位置的调整。

附图说明

图1是本实用新型实施例一提供的柔顺机构精密定位平台装置的立体示意图一；

图2是本实用新型实施例一提供的柔顺机构精密定位平台装置的立体示意图二；

图3是本实用新型实施例二提供的柔顺机构精密定位平台装置的立体示意图；

图4是本实用新型实施例三提供的柔顺机构精密定位平台装置的立体示意图；

图5是本实用新型实施例四提供的柔顺机构精密定位平台装置的立体示意图；

图6是本实用新型实施例一提供的柔顺机构精密定位平台装置的立体示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体附图对本实用新型的实现进行详细的描述。

参照图1至6所示，为本实用新型提供的较佳实施例。

柔顺机构精密定位平台装置包括驱动机构、微夹持机构以及柔顺机构，其中，微夹持机构包括右夹持臂12以及左夹持臂11，其中，右夹持臂12与左夹持臂11相间隔布置，右夹持臂12的上部与左夹持臂11的上部之间形成有用于夹持物体的夹持间隙13，右夹持臂12的下部与左夹持臂11的下部之间形成有间隔区域，且左夹持臂11的下端悬空布置；柔顺机构形成在右夹持臂12与左夹持臂11的间隔区域中，且分别与右夹持臂12的内侧及左夹持臂11的内侧连接；柔顺机构包括多个柔性铰链，柔顺机构放置在右夹持臂12及左夹持臂11的间隔区域中，且分别与右夹持臂12的内侧及左夹持臂11的内侧连接。驱动结构抵压在柔顺机构上，用于给柔顺机构传递驱动力。

为了实现对被夹持物体的上下定位及调整，本实施例中，左夹持臂11的上部设有横向定位孔121，该横向定位孔121贯穿左夹持臂11上部的两侧，且与夹持间隙13呈垂直布置。横向定位孔121中插设有横向螺杆，该横向螺杆的内端位于夹持间隙13的下方，且横向螺杆的内端设有定位端头，该定位端头的外周呈圆周曲面状，如椭圆曲面等等。

这样，当被夹持的物体放置在夹持间隙13中后，下端抵接在横向螺杆内端的定位端头上，随着横向螺杆的转动，由于定位端头的外周呈圆周曲面状，则可以调整被夹持物体上下移动，也就是实现对被夹持物体的位置调整。

在柔顺机构精密定位平台装置中，右夹持臂12的上部与左夹持臂11的上部之间形成夹持间隙13，且左夹持臂11的下端悬空布置，利用驱动结构的驱动，通过柔顺机构将驱动力传递至左夹持臂11及右夹持臂12上，实现右夹持臂12及左夹持臂11之间相对或相背移动，也就是实现微夹持机构对物体的抓取或释放；整个柔顺机构精密定位平台装置可单独装配并与机器手之间实现点对点精密操作，也可安装在机器人的手臂末端作为执行机构并以其为参照物，实现高精度定位。。

当物体被夹持在右夹持壁12以及左夹持臂11之间的夹持间隙13中后，通过转动横向螺杆，则可以利用定位端头与被夹持物体的抵接，实现被夹持物体的上下位置调整。

本实施例中，在右夹持臂12的上部还设有纵向定位孔122，纵向定位孔122与横向定位孔121呈垂直状布置，该纵向定位孔122贯穿右夹持臂12上部的上端及下端，纵向定位孔122中穿设有纵向螺杆，这样，当利用横向螺杆对被夹持物体定位好以后，则可以利用纵向螺杆抵压在横向螺杆上，实现对横向螺杆的固定，保持对被夹持物体较好的定位固定。

本实施例中，驱动机构包括压电陶瓷162以及气动顶杆161，该压电陶瓷162及气动顶杆161分别抵接在柔顺机构上，用于给柔顺机构提供驱动力，从而利用柔顺机构的多个柔性铰链的传递，实现左夹持臂11与右夹持臂12之间的相对移动或相离移动，也就是实现对物体的抓取或释放。

利用压电陶瓷162驱动或气动顶杆161驱动，或者压电陶瓷162与气动顶杆161同时驱动柔顺机构的柔性铰链，通过柔性铰链将驱动力传递至左夹持臂11及右夹持臂12上，实现右夹持臂12及左夹持臂11之间相对或相背移动，也就是实现微夹持机构对物体的抓取或释放。

柔顺机构精密定位平台装置可以实现气动顶杆161及压电陶瓷162两种不同的驱动输入，这样，使得柔顺机构精密定位平台装置的驱动方式多样化，适用范围广，可以运用在各种采样气动驱动输入的工业运用中，并且，可以减少压电陶瓷162的运用，大大降低成本。

该柔顺机构精密定位平台装置主要应用于高端智能装备，考虑到能够在大范围运动中进行精密作业的工业应用领域，可以选择精度较高的工业机器人作为宏动机器人,选择工作空间在立方微米级的柔顺机构精密定位平台装置作为微动机器人，这样,柔顺机构精密定位平台装置可在大范围工作空间内实现微米级甚至纳米级的精密作业。

本实施例中，气动顶杆161及压电陶瓷162之间呈垂直状输入布置，当然，两者之间也可以呈其它角度布置，不仅限制于垂直状布置。

为了便于对物体的夹持，本实施例中，右夹持臂12上部的内侧与左夹持臂11上部的内侧之间形成上述的夹持间隙13；并且，右夹持臂12上部的内侧凹陷形成有右弧形槽123，左夹持臂11上部的内侧凹陷形成有左弧形槽113，右弧形槽123与左弧形槽113正对布置，形成中部缺口的弧形孔。这样，当右夹持臂12与左夹持臂11之间相对移动或相离移动时，右弧形槽123与左弧形槽113之间也相对移动或相离移动，这样，则可以利用右弧形槽123与左弧形槽113对物体进行夹持，便于对物体的夹持，且便于物体的定位。

本实施例中，右弧形槽123贯穿右夹持臂12上部的上端及下端，左弧形槽113贯穿左夹持臂11的上端及下端，

为了加大左夹持臂11在柔顺机构的传递驱动下进行移位，本实施例中，左夹持臂11的上部形成有上间隙缝111，该上间隙缝111贯穿左夹持臂11的侧边，且贯穿左夹持臂11的上端面，该上间隙缝111与上述的夹持间隙13平行布置。

进一步地，在左夹持臂11的上部还形成有下间隙缝112，该下间隙缝112贯穿左夹持臂11的侧边，贯穿左夹持臂11上部的下端，且该下间隙缝112与夹持间隙13呈平行布置。

上间隙缝111与下间隙缝112呈上下正对布置，且两者之间相互隔开布置。

本实施例中，右夹持臂12上部的内侧以及左夹持臂11上部的内侧分别形成有相向布置的缺口115，该缺口115位于夹持间隙13的下方，这样，有利于右夹持臂12以及左夹持臂11之间的相对移动夹持物体或相离移动释放物体。

具体地，右夹持臂12的缺口115贯穿右夹持臂12上部的两侧以及右夹持臂12上部的下端，相对应地，左夹持臂11的缺口115贯穿左夹持臂11上部的两侧以及左夹持臂11上部的下端。或者，作为其它实施例，缺口115的形成结构还可以是其他的结构形式，并不仅限制于本实施例中的结构。

本实施例中，柔顺机构的多个柔性铰链包括第一双轴柔性铰链152、叶型柔性铰链151以及第二双轴柔性铰链153，其中，第一双轴柔性铰链152、叶型柔性铰链151以及第二双轴柔性铰链153分别呈横向布置，第一双轴柔性铰链152的两端以及叶型柔性铰链151的两端分别连接在右夹持臂12的下部及左夹持臂11的下部，第二双轴柔性铰链153的内端连接在叶型柔性铰链151的右侧边，第二双轴柔性铰链153的外端与压电陶瓷162的驱动端抵接；气动顶杆161的驱动端抵压在叶型柔性铰链151左侧边的下端，这样，气动顶杆161与压电陶瓷162则呈垂直状至。

压电陶瓷162通电时，伸缩变形，从而压电陶瓷162驱动第二双轴柔性铰链153变形，实现位移的第一级放大；进而，第二双轴柔性铰链153带动叶型柔性铰链151完成位移的第二层放大，并且，气动顶杆161通过驱动叶型柔性铰链151，并带动第一双轴柔性铰链152，使得左夹持臂11与右夹持臂12之间相对移动，实现抓取动作；

当然，当需要实现对被抓取物体的释放时，对应地，撤除气动顶杆161以及压电陶瓷162的驱动力则可。

参照图1至图5所示，叶型柔性铰链151呈迂回弯曲状，其中形成有多个相互隔开布置的隔开区域，本实施例中，至少一个隔开区域呈闭合环形状，形成闭合环状隔开区域1151，这样，通过对隔开区域的开口或闭合设置，可以调整叶型柔性铰链151的变形传递性能，根据不同的需求，可以设置不同形式的隔开区域；并且，通过设置闭合环状隔开区域1151，可以使得叶型柔性铰链151偏置位移更大。

具体地，叶型柔性铰链151与第二双轴柔性铰链153抵接的侧边的隔开区域呈闭合环形状，当然，根据实际需求，也可以是其它位置的隔开区域呈闭合环形状，具体可视实际需求而定。

参照图6所示，或者，叶型柔性铰链151的多个隔开区域也可以全部成开口环形状，并仅限制于本实施例的形状。

本实施例中，第一双轴柔性铰链152及第二双轴柔性铰链153均为角圆形双轴柔性铰链，其包括中间部以及两端头部，中间部的两端分别连接在两个端头部上；中间部的中部呈条形状，形成直条段，中间部的两端呈圆角状，形成圆角段，这样，中间部利用两个圆角段分别与两个端头部连接，并且，且直条段的外侧与圆角段的外侧相切布置。这样，第一双轴柔性铰链152及第二双轴柔性铰链153则可以在多个方向偏移，也就是保证多个自由度的偏移，具体偏移方向可以驱动机构的驱动方向而定。

本实施例中，右夹持臂12下部设有横向通孔，压电陶瓷162的驱动端穿过该横向通孔，抵压在第二双轴柔性铰链153上。

参照图1至图3所示，柔顺机构精密定位平台装置包括支撑座10，为了实现对压电陶瓷162的支撑及固定，本实施例中，压电陶瓷162设置在支撑座10上。并且，在压电陶瓷162的外端连接有第一微调千分尺17，针对不同的压电陶瓷162和不同位移的夹持需求，第一微调千分尺17用于对压电陶瓷162进行微调，从而实现更为准确的夹持动作。

在压电陶瓷162上设置有压块19，该压块19抵压在压电陶瓷162上，且两端分别通过连接件与支撑座10连接，从而依靠支撑座10以及压块19相互配合作用，实现压电陶瓷162的固定。

具体地，参照图1及图2所示，连接件为第二微调千分尺181，或者，参照图3至图5所示，也可以为连接螺栓182等。

支撑座10的结构形式可以是多种多样，但是只要其能够起到支撑压电陶瓷162则可；或者，参照图6所示，在支撑座10上也可以不需要设置压块19等，直接利用支撑座10本身的结构将压电陶瓷162进行固定也可，具体的设置可视实际需要而定。

本实施例中，关于左、右、上、下的描述在于便于说明，根据柔顺机构精密定位平台的具体放置而不同，并不仅限制于本实施例中的位置布置。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，包括微夹持机构、柔顺机构以及驱动所述柔顺机构的驱动机构；所述微夹持机构包括右夹持臂以及左夹持臂，所述右夹持臂上部与左夹持臂上部之间具有用于夹持物体的夹持间隙，所述右夹持臂下部与左夹持臂下部之间具有间隔区域，且所述左夹持臂的下端悬空布置；所述柔顺机构设于所述间隔区域，且所述柔顺机构分别与所述右夹持臂的内侧以及左夹持臂的内侧连接，所述驱动机构抵压于所述柔顺机构；

所述右夹持臂的上部设有横向定位孔，所述横向定位孔贯穿所述右夹持臂上部的两侧，且与所述夹持间隙呈垂直状布置；所述横向定位孔中插设有横向螺杆，所述横向螺杆的内端具有用于抵接在被夹持物体下端的定位端头，所述定位端头位于所述夹持间隙的下方，且所述定位端头的外周呈圆周曲面状。

2.如权利要求1所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述右夹持臂的上部设有纵向定位孔，所述纵向定位孔贯穿所述右夹持臂上部的上端及下端，且与所述横向定位孔垂直布置；所述纵向定位孔中插设有纵向螺杆，所述纵向螺杆抵压在横向螺杆上。

3.如权利要求1或2所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述驱动机构包括分别用于驱动所述柔顺机构的气动顶杆以及压电陶瓷，所述气动顶杆以及压电陶瓷分别抵压于所述柔顺机构；所述气动顶杆与所述压电陶瓷之间呈相互垂直状布置。

4.如权利要求1或2所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述右夹持臂上部的内侧设有右弧形槽，所述左夹持臂上部的内侧设有左弧形槽，所述夹持间隙位于所述右弧形槽与左弧形槽之间，且所述左弧形槽与右弧形槽正对布置，形成用于夹持物体且中部断开的弧形孔。

5.如权利要求1或2所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述左夹持臂的上部形成有上间隙缝，所述上间隙缝贯穿所述左夹持臂的侧边以及贯穿所述左夹持臂的上端面，且所述上间隙缝与所述夹持间隙平行布置。

6.如权利要求5所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述左夹持臂的上部形成有下间隙缝，所述下间隙缝贯穿所述左夹持臂的侧边以及贯穿所述左夹持臂上部的下端面，所述下间隙缝与所述夹持间隙平行布置，且所述下间隙缝与所述上间隙缝呈上下正对且相间隔布置。

7.如权利要求3所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述柔顺机构包括第一双轴柔性铰链、第二双轴柔性铰链以及叶型柔性铰链，所述第一双轴柔性铰链、第二双轴柔性铰链以及叶型柔性铰链分别呈横向布置；所述第一双轴柔性铰链的两端以及叶型柔性铰链的两端分别连接于所述右夹持臂的下部以及左夹持臂的下部；所述第二双轴柔性铰链的内端连接在所述叶型柔性铰链的右侧边，所述压电陶瓷抵压在所述第二双轴柔性铰链的外端。

8.如权利要求7所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述叶型柔性铰链呈迂回弯曲状，其中形成有多个相互隔开布置的隔开区域。

9.如权利要求8所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，至少一个所述隔开区域呈闭合环形状。

10.如权利要求9所述的柔顺机构精密定位平台装置，其特征在于，所述叶型柔性铰链与所述第二双轴柔性铰链抵接的侧边的隔开区域呈闭合环形状。