三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)，包括動(dòng)平臺(tái)、底座、連接動(dòng)平臺(tái)和底座的三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，每條支鏈均包括一個(gè)微位移驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)柔性移動(dòng)副和兩條結(jié)構(gòu)相同且軸線相互平行的分支，每條分支的一端與動(dòng)平臺(tái)連接，另一端與柔性移動(dòng)副連接，微位移驅(qū)動(dòng)器的固定端與底座連接，驅(qū)動(dòng)端與柔性移動(dòng)副連接，動(dòng)平臺(tái)和底座均由三個(gè)正交的平板組成，三條支鏈以正交交叉的形式連接動(dòng)平臺(tái)與底座對(duì)應(yīng)平面，并形成并聯(lián)連接。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)解耦的三維移動(dòng)，在不需要引入位移放大機(jī)構(gòu)的前提下便可獲得較大的行程和較高的分辨率。整體結(jié)構(gòu)緊湊且具有良好的力學(xué)傳遞性能。
【專利說(shuō)明】三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于先進(jìn)制造領(lǐng)域，具體涉及一種三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]基于柔性鉸鏈的微定位平臺(tái)由于其高精度和高分辨率等特性在原子力顯微鏡、生物微操作、微納米加工、MEMS裝配、光纖對(duì)接與校準(zhǔn)等場(chǎng)合具有廣泛應(yīng)用。
[0003]如瑞士聯(lián)邦技術(shù)研究所研發(fā)了一種用于光纖對(duì)接的3-RPS柔性并聯(lián)微定位平臺(tái)，日本的TAMIO研發(fā)了一種基于Stewart平臺(tái)的雙指微操作手,加拿大Saskatchewan大學(xué)研制了一種3-RRR平面微動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了基于Stewart平臺(tái)的六自由度微動(dòng)機(jī)器人，北京航空航天大學(xué)提出了一種用于光纖對(duì)接的串并聯(lián)微動(dòng)機(jī)構(gòu)等。在申請(qǐng)?zhí)枮?201310166438、201310156056、201310145711、201310103681、00100198、200810079902的專利文件中公開(kāi)了 “大行程微驅(qū)動(dòng)精密二維工作臺(tái)”、“具有角度補(bǔ)償功能的大行程二維納米工作臺(tái)系統(tǒng)”、“一種壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)的二維并聯(lián)微動(dòng)平臺(tái)”、“一種柔性微定位平臺(tái)”、“三自由度三軸結(jié)構(gòu)解耦并聯(lián)微動(dòng)機(jī)器人”、“三維平動(dòng)微操作手”。目前多數(shù)微定位平臺(tái)存在的主要問(wèn)題是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，各運(yùn)動(dòng)自由度間不能完全解耦，輸出位移范圍小，由于引入放大機(jī)構(gòu)導(dǎo)致定位精度降低等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、行程大、運(yùn)動(dòng)分辨率高、累積誤差小的三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)。
[0005]本發(fā)明提供的三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)，包括動(dòng)平臺(tái)、底座、連接動(dòng)平臺(tái)和底座的三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈以及三個(gè)微位移驅(qū)動(dòng)器，每條支鏈均包括一個(gè)微位移驅(qū)動(dòng)器、一個(gè)柔性移動(dòng)副和兩條結(jié)構(gòu)相同且軸線相互平行的分支，每條分支由兩端的兩個(gè)圓柱形柔性鉸鏈和中間的一個(gè)剛性連桿組成，每條分支的一端與動(dòng)平臺(tái)連接，另一端與柔性移動(dòng)副連接，微位移驅(qū)動(dòng)器的固定端與底座連接，驅(qū)動(dòng)端與柔性移動(dòng)副連接，微位移驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向沿分支軸線方向，動(dòng)平臺(tái)和底座均由三個(gè)正交的平板組成(動(dòng)平臺(tái)和底座的開(kāi)口相對(duì))，參與構(gòu)成第一支鏈的第三分支和第六分支的軸線所確定的平面與動(dòng)平臺(tái)的頂面平行，參與構(gòu)成第二支鏈的第二分支和第四分支的軸線所確定的平面、以及參與構(gòu)成第三支鏈的第一分支和第五分支的軸線所確定的平面分別與動(dòng)平臺(tái)的兩個(gè)側(cè)面平行，三條支鏈以正交交叉的形式連接動(dòng)平臺(tái)與底座對(duì)應(yīng)平面，并形成并聯(lián)連接。
[0006]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)在于:(I)采用微位移驅(qū)動(dòng)器直接驅(qū)動(dòng)，在沒(méi)有引入放大機(jī)構(gòu)的前提下實(shí)現(xiàn)高精度大行程的要求；(2)三條支鏈采用正交交叉形式布置，縮小了機(jī)構(gòu)體積，提高了機(jī)構(gòu)力學(xué)傳遞性能。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。[0008]圖2是本發(fā)明的實(shí)施例中除去底座后的平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖3是本發(fā)明的實(shí)施例中一條平臺(tái)運(yùn)動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖中:1、動(dòng)平臺(tái)，2、第一支鏈，3、底座，4、第二支鏈，5、第三支鏈，6、第一分支，7、第二分支，8、第三分支，9、第四分支，10、第五分支，11、第六分支，12、圓柱型柔性鉸鏈，13、剛性連桿，14、柔性移動(dòng)副，15、微位移驅(qū)動(dòng)器。
【具體實(shí)施方式】
[0011]本發(fā)明提供的三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)，包括動(dòng)平臺(tái)1、底座3、連接動(dòng)平臺(tái)I和底座3的三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈(2、4和5)以及三個(gè)微位移驅(qū)動(dòng)器15，每條支鏈均包括一個(gè)微位移驅(qū)動(dòng)器15、一個(gè)柔性移動(dòng)副14和兩條結(jié)構(gòu)相同且軸線相互平行的分支，三條支鏈共6條分支，分別是第一分支6，第二分支7，第三分支8，第四分支9，第五分支10和第六分支11，每條分支由兩端的兩個(gè)圓柱形柔性鉸鏈12和中間的一個(gè)剛性連桿13組成，每條分支的一端與動(dòng)平臺(tái)I連接，另一端與柔性移動(dòng)副14連接，且兩條分支的軸線相互平行，微位移驅(qū)動(dòng)器15的固定端與底座3連接，驅(qū)動(dòng)端與柔性移動(dòng)副14連接，微位移驅(qū)動(dòng)器15的驅(qū)動(dòng)方向沿分支軸線方向，動(dòng)平臺(tái)I和底座3均由三個(gè)正交的平板組成(動(dòng)平臺(tái)和底座的開(kāi)口相對(duì))，參與構(gòu)成第一支鏈2的第三分支8和第六分支11的軸線所確定的平面與動(dòng)平臺(tái)I的頂面平行，參與構(gòu)成第二支鏈4的第二分支7和第四分支9的軸線所確定的平面以及參與構(gòu)成第三支鏈5的第一分支6和第五分支10的軸線所確定的平面分別與動(dòng)平臺(tái)I的兩個(gè)側(cè)面平行，三條支鏈以正交交叉的形式連接動(dòng)平臺(tái)I與底座3對(duì)應(yīng)平面，并形成并聯(lián)連接。
【權(quán)利要求】
1.一種三自由度解耦大行程微定位平臺(tái)，包括動(dòng)平臺(tái)(I)、底座(3)、連接動(dòng)平臺(tái)(I)和底座(3)的三條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，其特征在于:每條支鏈均包括一個(gè)微位移驅(qū)動(dòng)器(15)、一個(gè)柔性移動(dòng)副(14)和兩條結(jié)構(gòu)相同且軸線相互平行的分支，每條分支由兩端的兩個(gè)圓柱形柔性鉸鏈(12)和中間的一個(gè)剛性連桿(13)組成，每條分支的一端與動(dòng)平臺(tái)(I)連接，另一端與柔性移動(dòng)副(14)連接，微位移驅(qū)動(dòng)器(15)的固定端與底座(3)連接，驅(qū)動(dòng)端與柔性移動(dòng)副(14)連接，微位移驅(qū)動(dòng)器(15)的驅(qū)動(dòng)方向沿分支軸線方向，動(dòng)平臺(tái)(I)和底座(3)均由三個(gè)正交的平板組成，參與構(gòu)成第一支鏈(2)的第三分支(8)和第六分支(11)的軸線所確定的平面與動(dòng)平臺(tái)(I)的頂面平行，參與構(gòu)成第二支鏈(4)的第二分支(7)和第四分支(9)的軸線所確定的平面、以及參與構(gòu)成第三支鏈(5)的第一分支(6)和第五分支(10)的軸線所確定的平面分別與動(dòng)平臺(tái)(I)的兩個(gè)側(cè)面平行，三條支鏈以正交交叉的形式連接動(dòng)平臺(tái)(I)與底座(3)對(duì)應(yīng)平面，并形成并聯(lián)連接。
【文檔編號(hào)】F16M11/18GK103486413SQ201310470918
【公開(kāi)日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】李楊民, 肖霄 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)