[发明专利]一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台

说明书

技术领域

本发明属于高度集成的精密运动平台，应用于既需要实现运动平台达到很高的运动定位精度又需要实现主动监测运动平台动力学特性的场合中，具体涉及一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台。

背景技术

通常，精密运动平台的设计目标是实现对期望运动轨迹的精确跟踪。为此，需要采用高精度的位移传感器对精密运动平台的输出位移进行准确测量。目前在国内外最为常见的实际应用中，精密运动平台的位置测量通常是采用电容式位移传感器、电感式位移传感器、激光式位移传感器等。然而，这种商用传感器不仅昂贵，而且具有较大的体积，不利于在结构紧凑度要求很高的小型精密运动平台中使用。因此，本发明提出一种高度集成的精密运动平台，它能够在无需外界传感器的前提下，实现对平台运动动态特性的监控。

发明内容

本发明的目的在于针对已有技术所存在的上述缺点，提供一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台。本发明采用柔顺位移导向机构，使用压电智能结构作为致动和传感的一体装置，可在没有外界传感装置的情况下，实行闭环控制，得到高精度的运动。

本发明采取了下述技术方案：

一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台，由隔振隔振弹簧、预紧弹簧，压电智能结构组成；压电智能结构由压电陶瓷片堆叠而成；压电智能结构嵌入在运动平台下半部分的中间开设的方槽中；运动平台两边布置了两个由一系列柔性铰链机构组成的隔振弹簧和预紧弹簧；隔振弹簧由一系列第二柔性铰链组成；预紧弹簧由一系列切缝和第三柔性铰链组成；放置压电智能结构的方槽上下各有两条角度分别为a和b的切缝终止于一对第一柔性铰链，而在该平台的下方设计了一个沿着x方向的长条切缝，该切缝终止于第一柔性铰链。

由压电陶瓷片组成的压电智能结构分为两部分，上面部分的陶瓷片堆叠利用压电效应作为传感装置，下半部分陶瓷片堆叠利用逆压电效应作为致动装置。该压电智能结构是运动平台中最重要的元件，不仅能够驱动运动平台实现精密运动，而且同时起着传感器的作用以监测平台的动态特性。

整个微位移运动平台以中心线K为对称轴左右对称设置；在运动平台上开设有螺纹孔，可任意安装以及组合成多自由度微位移运动平台，方便而且快捷。

所述第一柔性铰链为半圆型柔性铰链；所述第二柔性铰链为直梁型柔性铰链、直圆型柔性铰链或抛物线型柔性铰链；所述第三柔性铰链为圆型柔性铰链。

与现有技术相比，本发明具有如下优点及效果：

传感-致动一体式精密运动平台采用压电智能结构驱动，不仅让整体结构更为紧凑，而且它能够在无需外界传感器的前提下，实现对平台运动动态特性的监控，简化整体机构的操作以及控制。采用整体式的柔顺机构，有效保证运动平台的运动分辨率和运动定位精度。

附图说明

图1是实施例一的整体结构示意图。

图2是实施例一的等轴测图。

图3是实施例一的压电智能结构示意图。

图4是实施例二的整体结构示意图。

图5是实施例三的整体结构示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

实施例一：如附图1所示，本基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台，由基座22、运动平台24、压电智能结构16、方槽15、一组隔振弹簧、一组预紧弹簧构成；所述运动平台24中压电智能结构16放置在方槽15中；所述方槽15上下两端各沿与中心对称轴K成角度a和b开设两组切缝21a、21b；所述两组切缝21a和21b分别由两组第一柔性铰链10a、10b终止；所述隔振弹簧由第二柔性铰链1a、1b、2a、2b、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b构成；所述预紧弹簧弹簧由切缝12a、12b、17a、17b、20a、20b构成；所述切缝12a、12b终止于第三柔性铰链13a、13b；所述切缝17a、17b终止于第三柔性铰链18a、18b；所述切缝20a、20b终止于第三柔性铰链11a、11b、14a、14b、19a、19b；所述基座21上开设两条切缝23a、23b，两条切缝成前后对称布置。