CN112065851A - 一种新型机械导轨刚柔耦合运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新型机械导轨刚柔耦合运动平台，包括基座、安装在基座上的导轨、滑动设置在导轨上的滑块、固定设置在滑块上的刚柔耦合平台、用于驱动刚柔耦合平台滑动的驱动单元以及用于检测刚柔耦合平台速度和位移的检测单元，导轨包括导轨本体，导轨本体包括：第一表面，第一表面面对滑块；第二表面，第二表面与第一表面相对，导轨安装在基座上时，第二表面与基座接触；第二和第三表面，第二和第三表面均与第一表面相邻，第二和第三表面远离基座的位置均具有凸起部，凸起部用于安装滑块中的滚动部件；导轨本体在基座上的固定方式可确保导轨本体面对滑块和接触滑块的位置无孔隙。该刚柔耦合运动平台具有高速高精度的有点，能有效避免速率波动。

Description

一种新型机械导轨刚柔耦合运动平台

技术领域

本发明属于刚柔耦合运动平台技术领域，尤其涉及一种采用新型机械导轨的刚柔耦合运动平台。

背景技术

运动平台是机械装备，例如喷墨打印机、激光划片机等的核心部件。机械导轨式运动平台由于高加速性能，在电子制造、激光加工、精密检测、喷墨打印等工业设备中广泛应用。运动平台大致可以分为刚性运动平台和刚柔耦合运动平台，刚柔耦合运动平台采用柔性铰链的弹性形变来补偿摩擦死去，可以提高运动平台的精度。

在低速状态下，机械式刚柔耦合运动平台的精度基本可以满足要求。但是随着速度的提高，机械式刚柔耦合运动平台会由于导轨与导轨上滑动的滑块之间的孔隙存在而导致速率波动，影响平台的精度。

因此，急需设计一种新的机械导轨刚柔耦合运动平台，以适应高速高精度的应用场合。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供了一种新型机械导轨刚柔耦合运动平台，包括基座、安装在所述基座上的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块、固定设置在所述滑块上的刚柔耦合平台、用于驱动所述刚柔耦合平台滑动的驱动单元以及用于检测所述刚柔耦合平台速度和位移的检测单元，所述导轨包括导轨本体，所述导轨本体固定在基座上，所述导轨本体包括：

第一表面，所述第一表面面对所述滑块；

第二和第三表面，所述第二和第三表面均与所述第一表面相邻，所述第二和第三表面远离所述基座的位置均具有凸起部，所述凸起部用于安装所述滑块中的滚动部件；

所述导轨本体在所述基座上的固定方式可确保所述导轨本体面对所述滑块和接触所述滑块的位置无孔隙。

可选地，所述凸起部具有安装曲面，所述安装曲面与所述滚动部件的表面相配，以形成面接触。

可选地，所述导轨本体直接焊接在所述基座上。

可选地，所述导轨本体与所述基座一体成型。

可选地，所述导轨还包括螺栓，所述第二和第三表面靠近所述基座的位置具有安装部，所述安装部上开设有通孔，所述基座上与所述通孔相对应的位置开设有安装孔，所述螺栓穿过所述通孔并***到所述安装孔中，从而将所述导轨本体固定到所述基座上。

可选地，所述导轨还包括螺栓，所述导轨本体还包括第四表面，所述第四表面与所述第一表面相对并与所述基座接触，所述第四表面上开设有盲孔，所述基座上与所述盲孔对应的位置开设有通孔，螺栓穿过所述通孔并***到所述盲孔中，从而将所述导轨本体固定到所述基座上。

可选地，所述导轨还包括压块和螺栓，所述第二和第三表面靠近所述基座的位置均具有安装部，所述压块与所述安装部适配从而将所述导轨本体压在所述基座上，所述压块上开设有通孔，所述基座上与所述压块对应的位置开设有安装孔，所述螺栓穿过所述通孔***到所述安装孔中，从而将所述压块和所述导轨本体固定在所述基座上。

可选地，所述导轨还包括安装块和螺栓，所述第二和第三表面靠近所述基座的位置均具有安装部，所述安装块上开设有第一通孔，所述基座上与所述通孔对应的位置开设有第一安装孔，所述螺栓穿过所述第一通孔并***到所述第一安装孔中从而将所述安装块固定在所述基座上，所述安装块上还开设有第二通孔，所述安装部开设有第二安装孔，所述螺栓穿过所述第二通孔并***到所述第二安装孔中，从而将所述导轨本体固定到所述安装块上。

可选地，所述导轨还包括螺栓，所述导轨本体靠近所述基座的位置，开设有贯通所述第二和第三表面的通孔，所述基座与所述通孔对应的位置开设有安装孔，所述螺栓穿过所述通孔并***到所述安装孔中，从而将所述导轨本体固定到所述基座上。

可选地，所述刚柔耦合平台包括：一体成型或可拆卸连接的柔性平台、刚性框架以及柔性铰链；所述驱动单元为直线电机或滚珠丝杠；所述检测单元包括检测头和刻度元件。

实施本申请实施例，具有如下有益效果：本申请通过采用一种适用于超高速高精度运动平台的新型机械式导轨，有效避免了因导轨在基座上的安装而带来的平台速度波动，提高了运动平台的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的新型机械导轨刚柔耦合运动平台结构示意图；

图2A为本发明实施例一提供的导轨、滑块与基座结构示意图；

图2B为本发明实施例一提供的导轨与基座的剖视图；

图3A为本发明实施例二提供的导轨、滑块与基座结构示意图；

图3B为本发明实施例二提供的导轨与基座的剖视图；

图4A为本发明实施例三提供的导轨、滑块与基座结构示意图；

图4B为本发明实施例三提供的导轨与基座的剖视图；

图5A为本发明实施例四提供的导轨、滑块与基座结构示意图；

图5B为本发明实施例四提供的导轨与基座的剖视图；

图6A为本发明实施例五提供的导轨、滑块与基座结构示意图；

图6B为本发明实施例五提供的导轨与基座的剖视图；

图7A为本发明实施例六提供的导轨、滑块与基座结构示意图；

图7B为本发明实施例六提供的导轨与基座的剖视图；

图8A为本发明实施例七提供的导轨、滑块与基座结构示意图；

图8B为本发明实施例七提供的导轨与基座的剖视图；

图9A为本发明一个实施例提供的一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台结构示意图；

图9B为图9A的局部结构剖视图；

图9C为图9B中的部分A1的局部放大图；

图9D为图9B中的部分B1的局部放大图；

图10A为本发明一个实施例提供的二维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台结构示意图；

图10B是图10A的局部结构剖视图；

图11A是本发明一个实施例提供的一维直线电机刚柔耦合运动平台结构示意图；

图11B是图11A的局部结构剖视图；

图11C是图11B中的部分A2的局部放大图；

图11D是图11B中的部分B2的局部放大图；

图12A是本发明一个实施例提供的二维直线电机刚柔耦合运动平台结构示意图；

图12B是图12A的局部结构剖视图。

附图中：

10-导轨；10A-导轨本体；101-第一表面；102-第二表面；103-第三表面；104-第四表面；105-凸起部；106-安装曲面；107-凹槽；108-安装部；109-通孔；110-盲孔；111-安装孔；

20-基座；201-安装孔；202-通孔；203-安装部；

30-滑块；

40-螺栓；401-平垫片；402-弹簧垫圈；

50-压块；501-通孔；

60-安装块；601-通孔；

70-刚柔耦合平台；701-柔性平台；702-刚性框架；703-柔性铰链；703a-弹簧片；703b-刚度调节块；703c-弹簧片压块；704-框架压条；705-远端螺纹孔；

80-驱动单元；801-滚珠丝杠；801a-移动螺母；801b-丝杠；801c-固定端；801d-支撑端；802-旋转电机；803-联轴器；804-直线电机动子；805-直线电机定子；

90-检测单元；901-检测头；902-刻度元件。

100-阻尼器；100a-阻尼器身；100b-压紧螺栓；

200-缓冲部件。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

本申请说明书及权利要求书中所使用的术语，如“第一”、“第二”、“第三”等，这些术语是为了区分相同名称的技术特征，并不是用来表示重要性或先后顺序，也不是用来限定数量。

本申请说明书及权利要求书中所使用的表示方位术语，如“上”、“下”、“左”、“右”等，其方位是基于图中所展示产品结构和方向。这些方位只是为了便于说明产品各个部件的相互位置关系，并不是用来限定本申请的权利要求范围。

下面以具体实施例详细介绍本发明的技术方案。

刚柔耦合运动平台

图1示出了一种采用新型机械导轨的刚柔耦合运动平台，包括基座20、安装在所述基座上的导轨10、滑动设置在所述导轨10上的滑块30、固定设置在所述滑块30上的刚柔耦合平台70、用于驱动所述刚柔耦合平台70滑动的驱动单元80以及用于检测所述刚柔耦合平台速度和位移的检测单元90。

所述刚柔耦合平台70包括：柔性平台701、刚性框架702及柔性铰链703。所述柔性平台701与所述刚性框架702通过所述柔性铰链703连接。所述柔性铰链703的数量可以为两组及以上。所述柔性铰链703可以是组装式柔性铰链，也可以是复合式柔性铰链。所谓组装式柔性铰链是指柔性铰链、刚性框架和柔性平台分别加工，然后通过柔性铰链将刚性框架和柔性平台连接在一起。所谓复合式柔性铰链是指，柔性铰链、刚性框架和柔性平台一体成型，还可以选择性地在刚性框架和柔性平台之间额外安装一些增强刚柔耦合平台刚度的柔性铰链。

所述驱动单元80固定在所述刚柔耦合平台70上，驱动所述刚柔耦合平台70。所述检测单元90的数量为一组或两组。所述驱动单元80可以为直线电机、滚珠丝杠等装置。所述驱动单元80可以有两种方案，分别是单驱动方案和复合驱动方案。单驱动方案是指在所述柔性平台701上连接一个驱动单元，复合驱动方案是在所述柔性平台701和所述刚性框架702上各连接一个驱动单元。

所述检测单元90包括检测头901和刻度元件902。所述检测单元90有四种安装方案：

方案一：检测单元90数量为两个。两个检测头分别固定在柔性平台701和刚性框架702上，并共用一个刻度元件，所述刻度元件固定在基座20上，所述固定在柔性平台701上的检测头检测所述柔性平台701相对于刚性框架702的位移或速度，所述固定在刚性框架702上的检测头检测所述刚性框架702相对于基座20的位移或速度。

方案二：检测单元90数量为两个。两个检测头分别固定在柔性平台701和刚性框架702上，并使用两个刻度元件，分别固定在所述基座20和所述柔性平台701上，固定在柔性平台701上的检测头与固定在基座20上的刻度元件配合使用，固定在刚性框架702上的检测头与固定在柔性平台701上的刻度元件配合使用。所述固定在柔性平台701上的检测头检测所述柔性平台701相对于刚性框架702的位移或速度，所述固定在刚性框架702上的检测头检测所述刚性框架702相对于柔性平台701的位移或速度。

方案三：检测单元90数量为两个。两个检测头均固定在柔性平台701上，并使用两个刻度元件，分别固定在所述基座20和所述刚性框架702上。其中一个检测头与固定在基座20上的刻度元件配合使用，所述检测头检测所述柔性平台701相对于刚性框架702的位移或速度，另一个检测头与固定在刚性框架702上的刻度元件配合使用，所述检测头检测所述刚性框架702相对于柔性平台701的位移或速度。

方案四：检测单元90数量为一个。检测头固定在所述柔性平台701上，刻度元件固定在所述基座20上；检测头检测柔性平台701相对与基座20的位移和速度。

在本申请的一个实施例中，还可以选择性地包括阻尼器100。所述阻尼器100可调整阻尼值。所述阻尼器100固定端固定在所述刚性框架702，活动端固定在所述柔性平台701上。所述滑块30连接在所述刚性框架702底部；所述滑块30滑动设置在导轨上。所述导轨的数量可以为两条，分别固定在所述基座20两侧。

图1中示出的所述新型机械导轨刚柔耦合运动平台是一维的，只能在单个轴向方向运动。应理解，该刚柔耦合运动平台可扩展到多轴，在后续的具体产品实施例中我们将进一步介绍。

本实施例中所用的导轨为新型机械导轨，能够解决由现有机械导轨中均布螺钉孔引起的刚柔耦合平台的速度波动问题。下面将具体介绍该导轨的结构及工作原理。

新型机械导轨

请参考图2A-8B，本申请提供了一种新型机械导轨，用于安装滑块30以使所述滑块30在所述导轨10上滑动，所述导轨10包括导轨本体10A，所述导轨本体10A固定在基座20上。所述导轨本体10A包括：第一表面101，第二和第三表面102和103。通常来说，第二表面102和第三表面103是大体上成镜面对称结构，这样便于做成标准件，也便于加工。

所述第一表面101面对所述滑块30。所述第一表面101与所述滑块30之间有一定的间隙，可供空气流动。当所述滑块30在所述导轨本体10A上滑动时，会带动空气在所述第一表面101与所述滑块30之间流动。

所述第二和第三表面102和103均与所述第一表面101相邻，所述第二和第三表面102和103远离所述基座20的位置均具有凸起部105，所述凸起部105用于安装所述滑块30中的滚动部件(未示出)。

所述导轨本体10A在所述基座20上的固定方式可确保所述导轨本体10A面对所述滑块30和接触所述滑块30的位置无孔隙。

这种无孔隙的导轨结构设计，有效避免了因导轨在基座上的安装而带来的速度波动，提高了运动平台的精度，使得本申请的新型机械导轨特别适合于超高速度高精度运动平台。

在本申请的一个实施例中，如图2A和2B所示，所述凸起部105具有安装曲面106，所述安装曲面106与所述滚动部件的表面相配，以形成面接触。导轨本体10A与滑块30中的滚动部件形成面接触，可显著提高导轨的刚度，以更加适用于高精度运动平台，因为这种平台中导轨需要承受弯曲、扭转、倾翻等多方面的载荷。如图2B所示，对于左右两边的凸起部105，每个凸起部105上都设有2个安装曲面106。这种情况适用于滑块30包含上下两排滚动部件的情况。如果滑块30只有单排滚动部件，那么就只需要一个安装曲面106。应理解，本领域技术人员可以根据实际需要，设计安装曲面106的个数并根据滚珠的具体尺寸调整曲面的形状，在此并不限制。

在本申请的一个实施例中，如图2A和2B所示，所述第二和第三表面102和103上还开设有凹槽107，所述凹槽107用于为所述滑块30提供安装空间。

进一步地，在本申请的一个实施例中，如图2A和2B所示，所述导轨本体10A直接焊接在所述基座20上。如图2B所示，图中的直角三角形标记表示了导轨本体10A和基座20之间的焊接点。通过焊接的方式，导轨本体10A上就不会形成任何孔，刚度非常高，特别适合于超高速度的高精度运动平台。

在本申请的一个实施例中，如图3A和3B所示，所述导轨本体10A与所述基座20一体成型。导轨本体10A与所述基座20一体成型后就成了一个不可拆分的整体，导轨本体10A无需额外的安装操作，也无需额外的安装零部件。该结构不但可以实现所述导轨本体10A面对所述滑块30和接触所述滑块30的位置无孔隙，而且结构非常简单。

在本申请的一个实施例中，如图4A和4B所示，所述导轨还包括螺栓40，所述第二和第三表面102和103靠近所述基座20的位置具有安装部108。所述安装部108上开设有通孔109，所述基座20上与所述通孔109相对应的位置开设有安装孔201，所述螺栓40穿过所述通孔109并***到所述安装孔201中，从而将所述导轨本体10A固定到所述基座20上。在本实施例中，所述安装部108从所述第二表面102上往左延伸，所述安装部108从所述第三表面103上往右延伸。所述导轨本体10A还包括第四表面104，所述第四表面104与所述第一表面101相对并与所述基座20接触。在本申请的一个优选实施例中，所述安装部108的底面与所述第四表面104共面。采用这种结构，也可以避免在导轨的101表面开孔，还可以保留导轨本体10A与基座20的可拆卸式连接方式。如图4B所示，为了确保连接的紧密度，螺栓40下面还可设置平垫片401和弹簧垫圈402，这属于本领域常识，为了使视图简洁以便于阅读，后续视图中可能省略。如图4A所示，螺栓40可均布在安装部108上。

在本申请的一个实施例中，如图5A和5B所示，所述导轨还包括螺栓40，所述导轨本体10A还包括第四表面104，所述第四表面104与所述第一表面101相对并与所述基座20接触，所述第四表面104上开设有盲孔110，所述基座20上与所述盲孔110对应的位置开设有通孔202，螺栓40穿过所述通孔202并***到所述盲孔110中，从而将所述导轨本体110固定到所述基座20上。此种结构打破了传统的安装思维，在基座20上设置安装通孔202。在表面上看貌似会增加一些安装繁杂度，但却起到了意想不到的技术效果，有效地避免了速度波动。

在本申请的一个实施例中，如图6A和6B所示，所述导轨还包括压块50和螺栓40，所述第二和第三表面102和103靠近所述基座20的位置均具有安装部108，所述压块50与所述安装部108适配从而将所述导轨本体10A压在所述基座20上。所述压块50上开设有通孔501，所述基座20上与所述压块50对应的位置开设有安装孔201，所述螺栓40穿过所述通孔501***到所述安装孔201中，从而将所述压块50和所述导轨本体10A固定在所述基座20上。

在图5B所示的导轨中，安装部108为从第二和第三表面102和103向基座20方向延伸出的斜面，而压块50具有与该斜面匹配的斜面，压块的斜面至于导轨本体10A斜面的上方，从而将导轨本体10A压在基座上。在本申请的其他实施例中，安装部108还可以为其他结构，例如可以为具有凹槽的延伸部，然后压块50为具有与凹槽结构匹配的凸起，压块50的凸起扣在凹槽中，从而将导轨本体10A压在基座20上。在本申请的其他实施例中，延伸部还可以为凸起，而压块具有匹配该凸起的凹槽。压块与延伸部的匹配结构还有很多，在此并不限制。

在本申请的一个实施例中，如图7A和7B所示，所述导轨还包括安装块60和螺栓40，所述第二和第三表面102和103靠近所述基座20的位置均具有安装部108。所述安装块60上开设有纵向的通孔601，所述基座20上与所述通孔601对应的位置开设有纵向的安装孔201，所述螺栓40穿过所述通孔601并***到所述安装孔201中从而将所述安装块60固定在所述基座20上。所述安装块60上还开设有横向的通孔601，所述安装部108开设有横向的安装孔111，所述螺栓40穿过所述通孔601并***到所述安装孔111中，从而将所述导轨本体10A固定到所述安装块60上。

在本实施例中，安装块60为L型结构。L型结构的两隔臂一个与基座接触，通过螺栓固定在基座上，另一个与安装部基础，通过螺栓固定到导轨本体上。在本实施例中，安装孔111可以为盲孔，在左右两侧的安装部108上均开设为盲孔。安装孔111也可以为通孔，直接从左侧安装部108贯穿到右侧安装部108上。这种方式可以减少螺栓的数量，简化安装操作。

在本申请的一个实施例中，如图8A和8B所示，所述导轨还包括螺栓40，所述导轨本体10A靠近所述基座20的位置，开设有贯通所述第二和第三表面102和103的通孔109。所述基座20与所述通孔109对应的位置开设有安装孔201，所述螺栓40穿过所述通孔109并***到所述安装孔201中，从而将所述导轨本体10A固定到所述基座20上。

在本实施例中，基座20的结构为L型，L型的一个臂承载这导轨本体10A，另一个臂与导轨本体上的安装部108接触。这种结构略微改变了基座的结构，但是总体安装比较简单，而且有效避免了在导轨本体第一表面101上开孔。

在本申请中，所述导轨本体10A可以为如图2A-8B中所示的直线型导轨，也可以为环形导轨。当所述导轨本体10A为环形导轨时，所示基座20和所述滑块30的形状也可做适应性的改变以匹配所述导轨本体10A的形状。应理解，所述导轨本体10A的形状还可以为其他合适的形状，例如螺旋式，在此并不限制。因此，环形导轨可与图2A-图8A中的任何一个导轨的结构进行组合，以得到新的实施例，这对于本领域技术人员来说是显而易见的，无需付出任何创造性劳动。

一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台

如图9A-9D所示，在本实施例中，给出了一种具体结构的刚柔耦合运动平台，即一维新型机械导轨式刚柔耦合运动平台，包括刚柔耦合平台70、基座20、驱动单元80、检测单元90、滑块30、新型机械导轨10和缓冲部件200。所述刚柔耦合平台70包括柔性平台701、刚性框架702、柔性铰链703和框架压条704。所述柔性铰链103包括弹簧片703a、刚度调节块703b及弹簧片压块703c。所述柔性铰链703的数量可以为两组及以上。所述弹簧片703a放置在所述刚度调节块703b的缝隙中。所述弹簧片压块703c将所述弹簧片703a中间固定在所述柔性平台701上。所述刚度调节块703b将所述弹簧片703a两端固定在刚性框架702及框架压条704上。所述刚度调节块703b中的长槽口允许其上下移动一定距离，改变所述刚度调节块703b与所述弹簧片703a的相对位置，从而间接改变所述弹簧片703a的有效长度，即柔性铰链的刚度。所述柔性平台701与刚性框架702之间通过所述柔性铰链703连接。可根据不同需求更换更大尺寸的柔性铰链固定在远端螺纹孔705中。

所述驱动单元80包括滚珠丝杠801、旋转电机802和联轴器803。所述滚珠丝杠801包括移动螺母801a、丝杠801b、固定端801c和支撑端801d。所述旋转电机302固定在所述基座20上。所述滚珠丝杠801与旋转电机802之间通过联轴器803连接。滚珠丝杠固定在基座20上。所述柔性平台701固定在所述移动螺母301a上，所述刚性框架702固定在所述滑块30上。所述旋转电机302驱动所述移动螺母801a，从而带动刚柔耦合平台移动。

所述框架压条704固定在所述刚性框架702两端。所述检测单元90包括检测头901和刻度元件902。所述检测头901固定在所述柔性平台701底部；所述刻度元件902固定在所述基座20上。所述检测头901检测所述柔性平台701相对于所述基座20的位移或速度。

在本申请的一个实施例中，所述新型机械导轨10的结构如图9C所示，主要包括导轨本体10A、压块50和螺栓40。所述导轨本体10A底部左右两侧均为一斜面。所述压块50有一斜面及沉头通孔。所述导轨本体10A底部斜面与所述压块50斜面相配合，对所述导轨本体10A起到固定作用。所述压块50与基座20之间通过螺栓40连接，螺栓40与压块50之间放置平垫片及弹簧垫圈，起到防松作用。在该实施例中的导轨结构与图6B的导轨结构相同。应理解，所述导轨可以采用图2A-图8B中的任何一种结构，或者是其结合，在此并不限制。

所示缓冲部件200起到对所述刚柔耦合平台的缓冲作用。

本发明采用基于柔性铰链的设计方案，通过所述弹簧片703a装配成柔性铰链703，并设计了刚度可调的柔性铰链结构，因此能实现应用一个平台来适应不同工况。有三种调节刚度的方式：1、通过移动所述的上下刚度调节块703b，改变弹簧片703a的有效工作长度，以此改变弹簧片703a的刚度，适应不同的工况。2、在需要调节柔性铰链的刚度时，只需要将弹簧片703a更换成不同厚度即可，无需拆卸下整个平台，更换简单、方便、快速和灵活，巧妙地解决了现有平台刚度不可调节或调节较繁琐的问题。3、需要增加柔性铰链703的刚度时，可通过更换尺寸更大的弹簧片703a、刚度调节块703b及弹簧片压块703c，并固定在图中所示的远端螺纹孔705即可。此外，将弹簧片703a设为单边至少两组且设置在所述刚柔耦合平台70的两侧的，有以下三个优点：

1、在调节刚柔耦合平台70的刚度时，由于单边至少两组，构成四边形结构，弹簧片703a一组一组更换，可以保证原本的装配关系不变；如果只有一组，更换的时候原本的装配关系就被破坏了。

2、多组柔性铰链可以分别采用不同厚度的弹簧片，通过不同厚度的弹簧片排列组合可以适应多种多样的工作场合。如果只有一组，则需要配备大量不同厚度的弹簧片，不仅增加成本，而且难以适应各种各样的工况。

3、当多组柔性铰链的弹簧片分别采用不同厚度的弹簧片，可以根据需要改变弹簧力的分布，以实现最佳的工作装配情况。如果只有一组，则无法实现。

因此，此导轨式刚度阻尼可调刚柔耦合运动平台具有刚度调节范围大，可实现弹簧片厚度、弹簧片宽度和有效工作长度的调整的优点。

二维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台

如图10A和图10B所示，本实施例提供了一种二维新型机械导轨刚柔耦合运动平台。该刚柔耦合运动平台与上个实施例中的一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台基本相同，只是将两个一维刚柔耦合运动平台进行了叠加，并进行了微小的调整，例如将下方的一维新型机械导轨刚柔耦合运动平台中的刚柔耦合平台取消了，将上面的刚柔耦合运动平台的基座直接搭载在下方的滑块上。

二维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台与一维滚珠丝杠刚柔耦合运动平台的结构和原理基本相同，在此不再累述。

一维直线电机刚柔耦合运动平台

如图11A-11D所示，本实施例给出了一种一维新型机械导轨刚柔耦合运动平台，包括刚柔耦合平台70、基座20、驱动单元80、检测单元90、阻尼器100、滑块30、新型机械导轨10和缓冲部件200。所述刚柔耦合平台70包括柔性平台701、刚性框架702、柔性铰链703和框架压条704。

所述柔性铰链703包括弹簧片703a、刚度调节块703b及弹簧片压块703c。所述柔性铰链703的数量为两组及以上。所述弹簧片压块703c将将所述弹簧片703a中间固定在所述柔性平台701上。所述弹簧片压块703c将所述弹簧片703a两端固定在刚性框架702及框架压条704上。所述柔性平台701与刚性框架702之间通过所述柔性铰链703连接。所述刚性框架702固定在所述滑块30上。

所述柔性平台701固定在所述直线电机动子804上。所述框架压条704固定在所述刚性框架702两端。所述驱动单元80包括直线电机动子804和直线电机定子805。所述直线电机定子805固定在基座20上。所述直线电机动子804驱动所述柔性平台701。

所述检测单元90包括检测头901和刻度元件902。所述检测头901固定在所述柔性平台701底部；所述刻度元件902固定在所述基座20上。所述检测头901检测所述柔性平台701相对于所述基座20的位移或速度。

所述阻尼器100包括阻尼器身100a和压紧螺栓100b。所述阻尼器身100a固定端固定在所述刚性框架702上；所述阻尼器身100a活动端通过压紧螺母100b固定在所述柔性平台701上。当所述直线电机动子804施加在所述柔性平台701上的驱动力小于滑块和导轨之间的静摩擦力时，所述刚性框架702静止不动，所述柔性平台701会带动阻尼器身100a活动端相对固定端运动，所述弹簧片703a会发生微小弹性变形。

所述新型机械导轨的结构如图11C所示，该结构与图8B中的导轨结构相同，在此不再累述。应理解，所述导轨可以采用图2A-图8B中的任何一种结构，或者是其结合，在此并不限制。

所示缓冲部件200起到对所述刚柔耦合平台的缓冲作用。

二维直线电机刚柔耦合运动平台

如图12A和图12B所示，本实施例提供了一种二维新型机械导轨刚柔耦合运动平台。该刚柔耦合运动平台与上个实施例中的一维直线电机刚柔耦合运动平台基本相同，只是将两个一维刚柔耦合运动平台进行了叠加，并进行了微小的调整，例如将下方的一维新型机械导轨刚柔耦合运动平台中的刚柔耦合平台取消了，将上面的刚柔耦合运动平台的基座直接搭载在下方的滑块上。

二维直线电机刚柔耦合运动平台与一维直线电机刚柔耦合运动平台的结构和原理基本相同，在此不再累述。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种新型机械导轨刚柔耦合运动平台，包括基座、安装在所述基座上的导轨、滑动设置在所述导轨上的滑块、固定设置在所述滑块上的刚柔耦合平台、用于驱动所述刚柔耦合平台滑动的驱动单元以及用于检测所述刚柔耦合平台速度和位移的检测单元，其特征在于，所述导轨包括导轨本体，所述导轨本体固定在基座上，所述导轨本体包括：

第一表面，所述第一表面面对所述滑块；

第二和第三表面，所述第二和第三表面均与所述第一表面相邻，所述第二和第三表面远离所述基座的位置均具有凸起部，所述凸起部用于安装所述滑块中的滚动部件；

所述导轨本体在所述基座上的固定方式可确保所述导轨本体面对所述滑块和接触所述滑块的位置无孔隙。

2.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述凸起部具有安装曲面，所述安装曲面与所述滚动部件的表面相配，以形成面接触。

3.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述导轨本体直接焊接在所述基座上。

4.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述导轨本体与所述基座一体成型。

5.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述导轨还包括螺栓，所述第二和第三表面靠近所述基座的位置具有安装部，所述安装部上开设有通孔，所述基座上与所述通孔相对应的位置开设有安装孔，所述螺栓穿过所述通孔并***到所述安装孔中，从而将所述导轨本体固定到所述基座上。

6.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述导轨还包括螺栓，所述导轨本体还包括第四表面，所述第四表面与所述第一表面相对并与所述基座接触，所述第四表面上开设有盲孔，所述基座上与所述盲孔对应的位置开设有通孔，螺栓穿过所述通孔并***到所述盲孔中，从而将所述导轨本体固定到所述基座上。

7.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述导轨还包括压块和螺栓，所述第二和第三表面靠近所述基座的位置均具有安装部，所述压块与所述安装部适配从而将所述导轨本体压在所述基座上，所述压块上开设有通孔，所述基座上与所述压块对应的位置开设有安装孔，所述螺栓穿过所述通孔***到所述安装孔中，从而将所述压块和所述导轨本体固定在所述基座上。

8.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述导轨还包括安装块和螺栓，所述第二和第三表面靠近所述基座的位置均具有安装部，所述安装块上开设有第一通孔，所述基座上与所述通孔对应的位置开设有第一安装孔，所述螺栓穿过所述第一通孔并***到所述第一安装孔中从而将所述安装块固定在所述基座上，所述安装块上还开设有第二通孔，所述安装部开设有第二安装孔，所述螺栓穿过所述第二通孔并***到所述第二安装孔中，从而将所述导轨本体固定到所述安装块上。

9.如权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述导轨还包括螺栓，所述导轨本体靠近所述基座的位置，开设有贯通所述第二和第三表面的通孔，所述基座与所述通孔对应的位置开设有安装孔，所述螺栓穿过所述通孔并***到所述安装孔中，从而将所述导轨本体固定到所述基座上。

10.根据权利要求1所述的新型机械导轨刚柔耦合运动平台，其特征在于，所述刚柔耦合平台包括：一体成型或可拆卸连接的柔性平台、刚性框架以及柔性铰链；所述驱动单元为直线电机或滚珠丝杠；所述检测单元包括检测头和刻度元件。

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