[发明专利]三自由度解耦大行程微定位平台

说明书

技术领域

 本发明属于先进制造领域，具体涉及一种三自由度解耦大行程微定位平台。

背景技术

基于柔性铰链的微定位平台由于其高精度和高分辨率等特性在原子力显微镜、生物微操作、微纳米加工、MEMS装配、光纤对接与校准等场合具有广泛应用。

如瑞士联邦技术研究所研发了一种用于光纤对接的3-RPS柔性并联微定位平台，日本的TAMIO研发了一种基于Stewart平台的双指微操作手，加拿大Saskatchewan大学研制了一种3-RRR平面微动并联机器人，哈尔滨工业大学研制了基于Stewart平台的六自由度微动机器人，北京航空航天大学提出了一种用于光纤对接的串并联微动机构等。在申请号为201310166438、201310156056、201310145711、201310103681、00100198、200810079902的专利文件中公开了“大行程微驱动精密二维工作台”、“具有角度补偿功能的大行程二维纳米工作台系统”、“一种压电陶瓷驱动的二维并联微动平台”、“一种柔性微定位平台”、“三自由度三轴结构解耦并联微动机器人”、“三维平动微操作手”。目前多数微定位平台存在的主要问题是结构复杂，各运动自由度间不能完全解耦，输出位移范围小，由于引入放大机构导致定位精度降低等。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、行程大、运动分辨率高、累积误差小的三自由度解耦大行程微定位平台。

本发明提供的三自由度解耦大行程微定位平台，包括动平台、底座、连接动平台和底座的三条结构相同的支链以及三个微位移驱动器，每条支链均包括一个微位移驱动器、一个柔性移动副和两条结构相同且轴线相互平行的分支，每条分支由两端的两个圆柱形柔性铰链和中间的一个刚性连杆组成，每条分支的一端与动平台连接，另一端与柔性移动副连接，微位移驱动器的固定端与底座连接，驱动端与柔性移动副连接，微位移驱动器的驱动方向沿分支轴线方向，动平台和底座均由三个正交的平板组成（动平台和底座的开口相对），参与构成第一支链的第三分支和第六分支的轴线所确定的平面与动平台的顶面平行，参与构成第二支链的第二分支和第四分支的轴线所确定的平面、以及参与构成第三支链的第一分支和第五分支的轴线所确定的平面分别与动平台的两个侧面平行，三条支链以正交交叉的形式连接动平台与底座对应平面，并形成并联连接。

本发明与现有技术相比，其优点在于：(1) 采用微位移驱动器直接驱动，在没有引入放大机构的前提下实现高精度大行程的要求；(2) 三条支链采用正交交叉形式布置，缩小了机构体积，提高了机构力学传递性能。

附图说明

图1是本发明实施例的平台结构示意图。

图2是本发明的实施例中除去底座后的平台结构示意图。

图3是本发明的实施例中一条平台运动支链的结构示意图。

图中：1、动平台，2、第一支链，3、底座，4、第二支链，5、第三支链，6、第一分支，7、第二分支，8、第三分支，9、第四分支，10、第五分支，11、第六分支，12、圆柱型柔性铰链，13、刚性连杆，14、柔性移动副，15、微位移驱动器。

具体实施方式

本发明提供的三自由度解耦大行程微定位平台，包括动平台1、底座3、连接动平台1和底座3的三条结构相同的支链（2、4和5）以及三个微位移驱动器15，每条支链均包括一个微位移驱动器15、一个柔性移动副14和两条结构相同且轴线相互平行的分支，三条支链共6条分支，分别是第一分支6，第二分支7，第三分支8，第四分支9，第五分支10和第六分支11，每条分支由两端的两个圆柱形柔性铰链12和中间的一个刚性连杆13组成，每条分支的一端与动平台1连接，另一端与柔性移动副14连接，且两条分支的轴线相互平行，微位移驱动器15的固定端与底座3连接，驱动端与柔性移动副14连接，微位移驱动器15的驱动方向沿分支轴线方向，动平台1和底座3均由三个正交的平板组成（动平台和底座的开口相对），参与构成第一支链2的第三分支8和第六分支11的轴线所确定的平面与动平台1的顶面平行，参与构成第二支链4的第二分支7和第四分支9的轴线所确定的平面以及参与构成第三支链5的第一分支6和第五分支10的轴线所确定的平面分别与动平台1的两个侧面平行，三条支链以正交交叉的形式连接动平台1与底座3对应平面，并形成并联连接。