[实用新型]三自由度超精密定位及微细操作平台

说明书

本实用新型涉及一种用于精密自动定位及微细操作的三自由度运动平台。

目前，广泛用于各领域的精密定位装置的传动方式多是由多个零部件组成的机械式硬摩擦传动，因此，不可避免地存在着间隙、摩擦洄滞，且易发热，定位精度很难提升到“亚微米”、“纳米”级，而近年出现的压电陶瓷致动柔性铰链形式的超精密定位装置，具有无间隙、无摩擦、免润滑、不发热等优点，精度也能达到“纳米”，但是，它只能是单方向定位，若要多方向定位时，它只能是各单方向定位的装置的叠加组装而成，因此，会产生累积误差，使得结构复杂。

本实用新型的目的是，制造一种具有亚微米级定位精度、无摩擦、无间隙、不发热、累积误差小，可在X、Y、Z各方向上实现精密定位的微细操作平台。

本实用新型的技术解决方案是，运动平台与底座之间由三条运动支链连接，并呈均匀对称分布；每条支链上含有七个柔性铰链；每个支链上的下平台与小臂、小臂与大臂之间通过圆柱销钉连接，大臂上端嵌放在运动平台的开槽内，并由两个螺钉连接；立柱与底座之间通过三个沉头螺钉连接；压电陶瓷致动器嵌放在立柱的开槽内，下部与小臂接触。

本实用新型由于采用了压电陶瓷作为致动器，保证了驱动源的高精度运动输出和快的响应速度，输出力大，不产生磁场，又由于各转动副均采用了柔性铰链，因此保证了运动传递的连续性、无洄滞、无摩擦、免润滑，没有机械损耗，且结构紧凑。本实用新型既可单独作为微操作、微定位平台用，也可装配在工业机械手的末端，完成大工作范围内的精密定位及误差补偿用。应用领域包括光学工程中的光纤对接、光路校正、生物工程中的细胞或基因操作、医学工程中的显微外科手术、微电子机械加工与装配、生物芯片的制作及物理近场光学的研究等。

图1为本实用新型的外型图；

图2为本实用新型的装配图。

本实用新型由接插头1、底座2、下平台3、小臂4、大臂8、压电陶瓷致动器6、立柱7及运动平台9等组成。底座2与运动平台9之间通过三条支链连接，每个支链包括下平台3的一个分支、小臂4、大臂8；下平台3通过螺钉14安装在底座2上，并通过底座2上的凸台15与下平台3的内孔配合定位；下平台3上有三个分支，每个分支嵌放在小臂4的开槽内，并通过两个圆柱销钉5固接；大臂6的下端嵌放在小臂4的开槽内，并用两个圆柱销钉5固接；大臂8的上端嵌放在运动平台9的开槽内，并用两个螺钉10固接；每条支链上包括七个柔性铰链。

立柱7通过三个螺钉13安装在底座2上，并通过立柱的外圆柱面与底座的沉孔止口12配合定位；压电陶瓷致动器6嵌放在立柱7的开槽内，上部与立柱接触，下端抵住小臂4，并保持一定的预紧力；压电陶瓷6上的电源线与控制电缆17穿过小臂4上的透孔，盘放在底座2上的凹槽11内，并用螺钉16固定；接插头1及18通过螺钉19固定在底座2上。