[实用新型]微纳米级仿生多自由度驱动装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密超精密加工领域，特别涉及一种微纳米级仿生多自由度驱动装置。可以应用于超精密加工机床、材料试件纳米力学性能检测、半导体制造、精密超精密微细加工与测量技术、现代医学与生物遗传工程、微机电系统（MEMS）、精密光学、航空航天、机器人、军事技术等高尖端的科学技术领域。

背景技术

现代科学技术的发展使人类的研究领域扩展到微观世界，对精密定位、微小位移的要求越来越高，尤其是在精密超精密微细加工与测量技术、微机电系统（MEMS）、纳米科技、半导体制造、现代医学与生物遗传工程、航空航天科技、军事技术等高尖端的科学技术领域中，精密定位、微小位移显得格外重要。传统的驱动装置，如普通电机、丝杠螺母、涡轮蜗杆等宏观大尺寸驱动装置已不能满足其精度要求。因此，各国的科研人员倾力于研究性能更优越的新型高精度驱动装置。压电陶瓷致动器具有体积小、位移分辨率高、频率响应高、无噪声、发热少、输出力大、换能效率高等优点，正在被越来越多地应用到微定位和精密超精密加工中。以往的驱动装置往往存在结构尺寸偏大、步进精度低、往返重复定位精度低、难于加工等缺点。因此，有必要设计一种定位精度和重复定位精度均较高，同时适用于旋转和直线运动输出的微小型精密驱动器。    

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种微纳米级仿生多自由度驱动装置，解决了现有技术存在的上述问题。本实用新型具有箝位稳定、载荷输出较大的特点，同时能实现大行程运动、直线和旋转运动输出并举等功能。本实用新型采用旋转运动模块和直线运动模块的方法来实现绕转子轴线的旋转运动和沿该轴线的直线运动；其中通过转子的上层箝位块、下层箝位块与旋转驱动铰链按一定时序运动，实现输出轴绕中心轴的旋转步进运动；通过转子上层箝位块、下层箝位块与直线驱动铰链按一定时序运动，实现输出轴的直线步进运动。

本实用新型的上述目的通过以下技术方案实现：

微纳米级仿生多自由度驱动装置，包括输出轴7、定子10和转子，所述输出轴7的输出端开有链接用螺纹孔，并通过螺钉与转子上层箝位6连接；所述定子10为一端开口的圆筒，其内壁与转子上层箝位6、转子下层箝位1分别过渡配合；

所述转子包括转子上层箝位块6、上层箝位压电叠堆17、直线驱动铰链Ⅰ15、直线驱动压电叠堆Ⅰ11、直线驱动铰链Ⅱ3、直线驱动压电叠堆Ⅱ5、旋转驱动铰链2、旋转驱动压电叠堆13、转子下层箝位块1和下层箝位压电叠堆18，其中，所述上层箝位压电叠堆17封装在转子上层箝位块6中，直线驱动铰链Ⅰ15通过螺钉Ⅰ9与转子上层箝位块6连接，直线驱动压电叠堆Ⅰ11封装于直线驱动铰链Ⅰ15中；直线驱动铰链Ⅱ3通过螺钉Ⅱ8与转子上层箝位块6连接，直线驱动压电叠堆Ⅱ5封装于直线驱动铰链Ⅱ3中；旋转驱动铰链2分别通过螺钉Ⅲ14、螺钉Ⅳ4与直线驱动铰链Ⅰ15、直线驱动铰链Ⅱ3连接；旋转驱动压电叠堆13封装于旋转驱动铰链2中；转子下层箝位块1通过螺钉Ⅴ12、螺钉Ⅵ16与旋转驱动铰链2连接；下层箝位压电叠堆18封装于转子下层箝位块1中。

所述的转子为无绕线结构。

所述的输出轴7为可变式接口转轴。

所述的旋转驱动铰链2为Z型柔性放大铰链。

所述的直线驱动铰链Ⅰ15和直线驱动铰链Ⅱ3均为菱形柔性放大铰链。

所述的定子10具有充当外部壳体的功能。

本实用新型的有益效果在于：结构简单、新颖，体积小；具有箝位稳定、载荷输出较大的特点，并能实现大行程运动、直线和旋转运动输出并举等功能；可以应用于精密加工机床、微机电系统以及机器人领域，提高了系统微动精度、降低了结构尺寸；同时可大大提高普通驱动器的驱动精度，降低结构的复杂性及尺寸，且具有成本低、投资少、见效快、效益高等优点；本实用新型对于我国精密超精密加工领域的发展有着极其重要的意义，其在精密加工、半导体制造、航空航天、军事科技等众多领域必定有广阔的应用前景。实用性强。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的轴测局剖示意图；

图3是本实用新型的主视示意图；

图4是图3的A-A剖视示意图；

图5是图3的B-B剖视示意图。

图中：