[发明专利]基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器

说明书

所属领域：

本发明涉及一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，用于微操作系统、微小机器人、微装配、微焊接以及微小物体的搬迁操作，属于微机电系统领域。

背景技术：

微机电系统(MEMS)是指可批量制作的，集微型机构、微型传感器、微型执行器以及信号处理和控制电路、直至接口、通信和电源等于一体的微型器件或系统。微夹持器是微机电系统的关键组成部分，是连接宏观与微观世界的基本工具。在精密仪器、生物医学、航空航天及军事领域都有着广泛的应用前景。微夹持器按照驱动方式划分可分为压电驱动、热驱动、静电驱动等类型。

静电驱动微夹持器具有制作工艺与IC工艺兼容、易实现小型化和和集成化、响应速度快、控制方便、结构简单等优点，因此在微机电系统领域得到广泛应用。参见图2，在公开号为CN1410346A的专利文献“一种静电致动微夹持器”中，提出了一种采用直线形静电梳齿驱动的微夹持器，在微夹持器直线形的活动梳齿、固定梳齿分别施加不同的驱动电压，活动梳齿在静电力驱动下带动微夹持臂摆动实现微夹持器的开合动作。这种采用直线形静电梳齿驱动的微夹持器因要获得足够的静电驱动力，活动梳齿与固定梳齿之间的间距就较小，因而在产生较大开合角度和位移时，活动梳齿与固定梳齿就会发生侧向吸合，导致微夹持器失效。因此采用直线形静电梳齿驱动的微夹持器存在开合角度小和位移小等缺点。

发明内容：

本发明的目的是：为克服现有技术中直线形静电梳齿驱动的微夹持器存在开合角度小和位移小的缺点，本发明提出了一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，在微夹持器的弧形活动梳齿、固定梳齿分别施加不同的驱动电压，活动梳齿在静电力驱动下带动微夹持臂摆动实现微夹持器的开合动作。采用弧形静电梳齿驱动的微夹持器可以实现较大的开合角度和位移。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：参见图1，一种基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器，包括左夹持臂部件1和右夹持臂部件21；左夹持臂部件1包括张开驱动弧形固定梳齿组件I 2、闭合驱动弧形固定梳齿组件I 3和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件I 2包括一组固定在梁I 5上的弧形固定梳齿I 6，梁I 5两端固定在锚点I 4上；所述闭合驱动弧形固定梳齿组件I 3包括一组固定在梁II 14上的弧形固定梳齿II 12，梁II 14两端固定在锚点II 13上；两组弧形活动梳齿I 7分别与弧形固定梳齿I 6和弧形固定梳齿II 12构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿I 7位于夹持臂I 9上，夹持臂I 9一端固定在锚点III 8上，另一端连接夹持臂端I 10；

右夹持臂部件21和左夹持臂部件1为对称结构，右夹持臂部件21包括张开驱动弧形固定梳齿组件II 22、闭合驱动弧形固定梳齿组件II 23和活动夹持臂组件；所述驱动弧形固定梳齿组件II 22包括一组固定在梁III 25上的弧形固定梳齿III 26，梁III 25两端固定在锚点IV 24上；所述闭合驱动弧形固定梳齿组件II 23包括一组固定在梁IV 34上的弧形固定梳齿组件IV 32，梁IV 34两端固定在锚点V 33上；两组弧形活动梳齿II 27分别与弧形固定梳齿III 26和弧形固定梳齿IV 32构成两组弧形梳齿驱动器；所述的两组弧形活动梳齿II 27位于夹持臂II 29上，夹持臂II 29一端固定在锚点VI 28上，另一端连接夹持臂端II 30；

左夹持臂部件1上的夹持臂端I 10和右夹持臂部件21的夹持臂端II 30构成一个可以开合的夹持臂。

为了增大微夹持器与微小物体之间的接触面积，夹持臂端II 30和夹持臂端I 10的相向内侧均为锯齿形。

本发明的有益效果是：在工作过程中，微夹持器产生较大开合角度和位移时，弧形活动梳齿与固定梳齿之间产生圆周相对运动，梳齿间距几乎不发生改变，因此就不易发生侧向吸合。所以，采用弧形静电梳齿驱动的微夹持器可以实现较大的开合角度和位移。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图说明(附图在文字中的引用说明)

图1用本发明提出的基于弧形梳齿的大位移静电驱动微夹持器结构示意图；

图2是现有技术中的静电致动微夹持器结构示意图；