CN214847752U - 一种三自由度并联柔性微动平台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种三自由度并联柔性微动平台，该平台包括致动机构、压电陶瓷驱动器、柔性导向机构一、柔性导向机构二、动平台、微动平台框架和预紧钉，压电陶瓷驱动器驱动致动机构和柔性导向机构二产生X方向平移，通过调节输入位移的方向可以控制柔性导向机构一对位移的换向或传递，能够实现动平台沿X方向的平移运动和绕Z轴的旋转转动，使整个装置的结构紧凑且具有X、Y方向平移和绕Z轴旋转三个自由度。本实用新型结构紧凑且具有X、Y方向平移和绕Z轴旋转三个自由度，可以满足多种领域的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及高精密定位领域，尤指基于压电陶瓷驱动的柔性微定位平台，应用于超精密加工、微电子制造、光学微装配及生物医疗工程等领域。
背景技术
随着科学技术的发展，在超精密加工、微电子工程、生物工程、宇宙航天等领域的研究深入，对高精密定位技术产生了越来越大的需求。
目前的微型定位平台已经取得了很大发展，在各个领域中得以应用，但现有的以音圈电机或压电陶瓷驱动器作为驱动元件、柔性铰链并联机构作为运动部件的微定位平台仍然存在装置结构复杂或运动方向单一的问题，进而影响了微型定位平台的推广。因此，需要设计结构简单并具有多个自由度的精密定位装置，用来满足各种领域迫切的需求。
发明内容
本实用新型提供了基于压电陶瓷驱动的一种三自由度并联柔性微动平台。在X方向上的柔性机构在压电陶瓷驱动器的驱动下可实现平台在X方向上运动或沿Z轴的转动，在Y方向上的柔性机构在压电陶瓷驱动器的驱动下可实现动平台的Y方向运动，该微动平台具有结构紧凑、自由度高的特点。
一种三自由度并联柔性微动平台包括致动机构、压电陶瓷驱动器、柔性导向机构一、柔性导向机构二、动平台、微动平台框架和预紧钉，压电陶瓷驱动器安装在致动机构内并通过预紧钉进行固定，四个致动机构以动平台为中心呈对称分布并固定在微动平台框架内；X方向的致动机构通过柔性导向机构一与动平台相连，Y方向的致动机构通过柔性导向机构二与动平台相连。
所述的致动机构包含半菱形柔性支链一、半菱形柔性支链二和连杆一，半菱形柔性支链一与半菱形柔性支链二呈轴对称分布且并联固定在连杆一与微动平台框架之间，压电陶瓷驱动器带动半菱形柔性支链一和半菱形柔性支链二产生输入位移，随后移传递给连杆一.
所述的所述柔性导向机构一包括双平行柔性铰链结构一、双平行柔性铰链结构二、连杆二和解耦连杆一，双平行柔性铰链结构一与双平行柔性铰链结构二呈轴对称分布且并联固定在连杆三上，解耦连杆一固定在连杆二的另一侧,双平行柔性铰链结构一与双平行柔性铰链结构二对输入位移进行传递或换向。解耦连杆一用于减少其他方向的位移对输入位移的影响。
所述的所述柔性导向机构二包括双平行柔性铰链结构三、双平行柔性铰链结构四、连杆三和解耦连杆二，双平行柔性铰链结构三与双平行柔性铰链结构四平行分布且并联固定在连杆三上，解耦连杆二固定在连杆三的另一侧。双平行柔性铰链结构三与双平行柔性铰链结构四只对输入位移进行传递。解耦连杆二与解耦连杆一作用相同。
本实用新型的优点：半菱形柔性支链作为致动机构，实现了驱动力的平均分配及解耦；通过调节位移的方向可以控制双平行柔性铰链结构对X轴输入位移的换向或传递，实现动平台沿X方向的平移运动和绕Z轴的旋转转动；整个装置的结构紧凑且具有X、Y方向平移和绕Z轴旋转三个自由度。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型的机构细节图
图3是本实用新型的X轴运动过程示意图
图4是本实用新型的Y轴运动过程示意图
图5是本实用新型的Z轴运动过程示意图
附图标注说明：致动机构1、压电陶瓷驱动器2、柔性导向机构一3、柔性导向机构二4、动平台5、微动平台框架6和预紧钉7、半菱形柔性支链一101、半菱形柔性支链二102、连杆一103、双平行柔性铰链结构一301、双平行柔性铰链结构二302、连杆二303、解耦连杆一304、双平行柔性铰链结构三401、双平行柔性铰链结构四402、连杆三403、解耦连杆二404。
具体实施方式
如图1和2所示：一种三自由度并联柔性微动平台包括致动机构1、压电陶瓷驱动器2、柔性导向机构一3、柔性导向机构二4、动平台5、微动平台框架6和预紧钉7，压电陶瓷驱动器2安装在致动机构1内并通过预紧钉7进行固定，四个致动机构1以动平台5为中心呈对称分布并固定在微动平台框架6内；X方向的致动机构1通过柔性导向机构一3与动平台5相连，Y方向的致动机构1通过柔性导向机构二4与动平台5相连。
所述致动机构1包含半菱形柔性支链一101、半菱形柔性支链二102和连杆一103，半菱形柔性支链一101与半菱形柔性支链二102呈轴对称分布且并联固定在连杆一103与微动平台框架6之间，压电陶瓷驱动器2带动半菱形柔性支链一101和半菱形柔性支链二102产生输入位移，随后移传递给连杆一103.
所述柔性导向机构一3包括双平行柔性铰链结构一301、双平行柔性铰链结构二302、连杆二303和解耦连杆一304，双平行柔性铰链结构一301与双平行柔性铰链结构二302呈轴对称分布且并联固定在连杆三403上，解耦连杆一304固定在连杆二303的另一侧,双平行柔性铰链结构一301与双平行柔性铰链结构二302对输入位移进行传递或换向。解耦连杆一304用于减少其他方向的位移对输入位移的影响。
所述柔性导向机构二4包括双平行柔性铰链结构三401、双平行柔性铰链结构四402、连杆三403和解耦连杆二404，双平行柔性铰链结构三401与双平行柔性铰链结构四402平行分布且并联固定在连杆三403上，解耦连杆二404固定在连杆三403的另一侧。双平行柔性铰链结构三401与双平行柔性铰链结构四402只对输入位移进行传递。解耦连杆二404与解耦连杆一304作用相同。
如图3所示：位于Y轴左侧的致动机构1产生的X负向输入位移S1传递给同样位于Y轴左侧的柔性导向机构一3中的双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302，同时位于Y轴右侧的致动机构1产生的X负向输入位移S2传递给位于Y轴右侧的柔性导向机构一3中的双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302，当位移S1与位移S2方向相同时，双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302只起到传递位移的作用，位移S1与位移S2不改变方向并通过Y轴左右两侧柔性导向机构一3中的解耦连杆一304传递给动平台5，实现动平台5在X方向上的平动位移SX。
如图4所示,位于X轴左侧的致动机构1产生的Y负向输入位移S3传递给同样位于X轴左侧的柔性导向机构二4中的双平行柔性铰链结构三401和双平行柔性铰链结构四402，同时位于X轴右侧的致动机构1产生的Y负向输入位移S4传递给位于Y轴右侧的柔性导向机构二4中的双平行柔性铰链结构三401和双平行柔性铰链结构四402，无论位移S3与位移S4方向是否相同，双平行柔性铰链结构三401和双平行柔性铰链结构四402只起到传递位移的作用，位移S1与位移S2不改变方向并通过Y轴左右两侧柔性导向机构二4中的解耦连杆二404传递给动平台5，实现动平台5在Y方向上的平动位移SY。
如图5所示,位于Y轴左侧的致动机构1产生的X负向输入位移S5传递给同样位于Y轴左侧的柔性导向机构一3中的双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302，同时位于Y轴右侧的致动机构1产生的X正向输入位移S6传递给位于Y轴右侧的柔性导向机构一3中的双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302，当位移S1与位移S2方向相反时，双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302起到换向的作用，Y轴左侧柔性导向机构一3中的双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302会将X负向输入位移S5转变为Y正向的分位移S5y和X负向上的分位移S5x，并通过Y轴左侧柔性导向机构一3中的解耦连杆一304传递给动平台5，Y轴右侧柔性导向机构一3中的双平行柔性铰链结构一301和双平行柔性铰链结构二302会将X正向输入位移S6转变为Y负向的分位移S6y和X正向的分位移S6x，并通过Y轴右侧柔性导向机构一3中的解耦连杆一304传递给动平台5，X方向上的分位移S5x和S6x相互抵消，Y方向上的分位移分位移S5y和S6y叠加。从而实现动平台5绕Z轴的旋转位移Sz。
综上所述，本实用新型的动平台5不仅能够实现沿X方向平动和Y方向平动，还能实现绕Z方向的转动。这里所讨论的实施方案及实例只是为了说明，对本领域技术人员来说，可以加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种三自由度并联柔性微动平台，其特征在于：包括致动机构、压电陶瓷驱动器、柔性导向机构一、柔性导向机构二、动平台、微动平台框架和预紧钉，压电陶瓷驱动器安装在致动机构内并通过预紧钉进行固定，四个致动机构以动平台为中心呈对称分布并固定在微动平台框架内；X方向的致动机构通过柔性导向机构一与动平台相连，Y方向的致动机构通过柔性导向机构二与动平台相连。
2.根据权利要求1所述的一种三自由度并联柔性微动平台，其特征在于：所述的致动机构包含半菱形柔性支链一、半菱形柔性支链二和连杆一，半菱形柔性支链一与半菱形柔性支链二呈轴对称分布且并联固定在连杆一与微动平台框架之间，压电陶瓷驱动器带动半菱形柔性支链一和半菱形柔性支链二产生输入位移，随后移传递给连杆一。
3.根据权利要求1所述的一种三自由度并联柔性微动平台，其特征在于：所述的所述柔性导向机构一包括双平行柔性铰链结构一、双平行柔性铰链结构二、连杆二和解耦连杆一，双平行柔性铰链结构一与双平行柔性铰链结构二呈轴对称分布且并联固定在连杆三上，解耦连杆一固定在连杆二的另一侧，双平行柔性铰链结构一与双平行柔性铰链结构二对输入位移进行传递或换向；解耦连杆一用于减少其他方向的位移对输入位移的影响。
4.根据权利要求1所述的一种三自由度并联柔性微动平台，其特征在于：所述的所述柔性导向机构二包括双平行柔性铰链结构三、双平行柔性铰链结构四、连杆三和解耦连杆二，双平行柔性铰链结构三与双平行柔性铰链结构四平行分布且并联固定在连杆三上，解耦连杆二固定在连杆三的另一侧；双平行柔性铰链结构三与双平行柔性铰链结构四只对输入位移进行传递；解耦连杆二与解耦连杆一作用相同。
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| CN202121236452.1U CN214847752U (zh) | 2021-06-04 | 2021-06-04 | 一种三自由度并联柔性微动平台 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116191927A (zh) * | 2023-05-04 | 2023-05-30 | 吉林大学 | 一种基于压电双晶片驱动的平面三自由度执行器 |
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2021
- 2021-06-04 CN CN202121236452.1U patent/CN214847752U/zh not_active Expired - Fee Related
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