CN103586863A - 结构对称型平面三自由度并联微动平台 - Google Patents

结构对称型平面三自由度并联微动平台 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种结构对称型平面三自由度并联微动平台，包括运动工作台、固定平台和连接于运动工作台与固定平台之间的三条全柔性支链，其特征在于：三条全柔性支链关于运动工作台的几何轴线对称，每条全柔性支链均包括一个弹性移动副和一个“弓”字形弹性折叠梁，其中“弓”字形弹性折叠梁呈“弓”字形的侧面与运动工作台上顶面共面，“弓”字形弹性折叠梁的一端与运动工作台连接，另一端与弹性移动副的一个侧面连接，弹性移动副的相对侧面通过压电陶瓷驱动器固接于固定平台，三个压电陶瓷驱动器的几何轴线共面且不交于一点。本发明的结构对称型平面三自由度并联微动平台由一块材料加工而成，且采用了最短运动链，因此具有无装配误差，结构紧凑，运动精度高，承载能力大等优点。

Description

结构对称型平面三自由度并联微动平台
技术领域
本发明属于制造技术领域，具体是涉及一种结构对称型平面三自由度并联微动平台。
背景技术
随着微/纳米技术的发展，微动机构作为微操作***的重要组成部分，在微创外科手术、精密机械工程、光纤对接、生物工程等领域具有广阔的应用前景，而并联微动机构相比于串联机构具有无摩擦、无间隙、误差无累积、响应快、承载能力大等优点，因而被广泛地应用。
英国Queensgate和德国PI等公司均已生产了基于压电陶瓷驱动的纳米级微操作机构的产品，主要用于微加工、微装配、光纤检测等场合。P.Kallio等研制了压电陶瓷驱动的三自由度微操作并联机器人；Hara和Henimi研究了平面三自由度和六自由度并联微动机器人；Lee对实现一个移动和两个转动的三自由度并联微动机构进行了研究。国内的北京航空航天大学研制了基于三自由度并联Delta机构的微操作机器人；华东交通大学、北京交通大学等高校均对平面3-RRR柔性并联机器人进行了研究；北京工业大学研制了含有分布柔度铰链的3-RRS柔性并联机构；申请号为201210216718.5的专利文件公开了一种空间解耦三维移动并联微动机构。
尽管国内外有许多学者研究三自由度并联微动机构，然而这些研究成果和专利技术大多限于满足一定运动精度和运动空间的要求，并且往往没有把运动工作台末端的转动角度作为衡量微动平台运动空间的重要指标。目前，由于大多数并联微动机构是通过将刚性并联机构柔性化以满足微操作要求，这样常常使得并联微动机构的结构较为复杂、难以加工。显然，在保证实现微动平台末端运动特性及便于加工的前提下，改变平面三自由度并联微动平台本体的几何结构，使运动工作台末端获得较高的运动精度及较大的运动空间将具有重要的研究价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、具有高运动精度和高承载能力的结构对称型平面三自由度并联微动平台。其技术方案为：
一种结构对称型平面三自由度并联微动平台，包括运动工作台、固定平台和连接于运动工作台与固定平台之间的三条全柔性支链，其特征在于：三条全柔性支链关于运动工作台的几何轴线对称，每条全柔性支链均包括一个弹性移动副和一个“弓”字形弹性折叠梁，其中“弓”字形弹性折叠梁呈“弓”字形的侧面与运动工作台上顶面共面，“弓”字形弹性折叠梁的一端与运动工作台连接，另一端与弹性移动副的一个侧面连接，弹性移动副的相对侧面通过压电陶瓷驱动器固接于固定平台，三个压电陶瓷驱动器的几何轴线共面且不交于一点。
本发明与现有技术相比，其优点为：采用全柔性支链作为传动链，分别固接与运动工作台和固定平台之间，这种最短的运动链设计最大限度的保证了微动平台的运动精度，同时可以调整“弓”字形弹性折叠梁的长度改变运动工作台的刚度与精度。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
图中：1、压电陶瓷驱动器  2、弹性移动副   3、“弓”字形弹性折叠梁   4、运动工作台    5、固定平台。
具体实施方式
三条全柔性支链关于运动工作台的几何轴线对称，每条全柔性支链均包括一个弹性移动副和一个“弓”字形弹性折叠梁，其中“弓”字形弹性折叠梁呈“弓”字形的侧面与运动工作台上顶面共面，“弓”字形弹性折叠梁的一端与运动工作台连接，另一端与弹性移动副的一个侧面连接，弹性移动副的相对侧面通过压电陶瓷驱动器固接于固定平台，三个压电陶瓷驱动器的几何轴线共面且不交于一点。

Claims (1)

1.一种结构对称型平面三自由度并联微动平台，包括运动工作台（4）、固定平台（5）和连接于运动工作台（4）与固定平台（5）之间的三条全柔性支链，其特征在于：三条全柔性支链关于运动工作台（4）的几何轴线对称，每条全柔性支链均包括一个弹性移动副（2）和一个“弓”字形弹性折叠梁（3），其中“弓”字形弹性折叠梁（3）呈“弓”字形的侧面与运动工作台（4）上顶面共面，“弓”字形弹性折叠梁（3）的一端与运动工作台（4）连接，另一端与弹性移动副（2）的一个侧面连接，弹性移动副（2）的相对侧面通过压电陶瓷驱动器（1）固接于固定平台（5），三个压电陶瓷驱动器（1）的几何轴线共面且不交于一点。
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