[发明专利]可实现平动和转动的三自由度压电驱动调节装置及方法

说明书

一种可实现平动和转动的三自由度压电驱动调节装置及方法，该装置由X方向平动机构、Y方向平动机构、Z方向偏转机构以及载物平台组成；X方向平动机构和Y方向平动机构原理类似，均对称布置菱形位移放大机构、杠杆位移放大机构和导向机构，X方向平动机构和Y方向平动机构通过基座凹槽垂直安装；当X方向平动机构或Y方向平动机构的一对压电堆在大小相等方向相反的电压下，平台沿X方向平动或沿Y方向平动；Z方向偏转机构位于底部，当Z方向偏转机构内的压电堆在大小和方向相同的电压下输出Z方向偏转；本发明由于导向机构的存在，使得平台沿X方向的平动和沿Y方向的平动解耦；且整个装置无机械摩擦，可实现三自由度高精度独立调节。

技术领域

本发明属于精密仪器技术领域，具体涉及一种可实现平动和转动的三自由度压电陶瓷驱动调节装置及调节方法。

背景技术

随着航天通讯技术、超精密加工技术等高新技术的迅速发展，高精度姿态调节机构在目标扫描探测、跟踪、瞄准以及天文望远镜、图像稳定控制、航天器通讯精确指向等方面得到了广泛应用，并发挥着日益重要的作用。

以音圈电机为核心器件的电磁类作动装置，往往具有体积大，工作时有电磁泄漏，且位置保持时功耗大、发热严重等不足。

基于传统摩擦铰链的连接方式，存在传动精度低、器件磨损等缺点。

传统的位移放大机构经压电陶瓷驱动后会存在位移耦合现象，这将严重影响了姿态调节机构的精度。

压电作动器具有尺寸小、重量轻、功耗低、响应快、作动精度高、输出力大、发热小等特点，广泛应用于高精度调节和作动机构中。

基于柔性铰链的传动基于结构的弹性变形，传动精度高，无摩擦，无需润滑等优点。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可实现平动和转动的三自由度压电驱动调节装置及调节方法，不仅能够使所驱动的目标独立沿X、Y方向平动，而且也可沿Z方向偏转；该装置具有重量轻、无机械摩擦、能快速响应、位移无相互耦合、三自由度独立调整的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可实现平动和转动的三自由度压电驱动调节装置，包括载物平台5，位于载物平台5四周侧面的X方向第一平动机构1和X方向第二平动机构3、Y方向第一平动机构2和Y方向第二平动机构4以及位于载物平台5底部的Z方向偏转机构6；其中X方向第一平动机构1和X方向第二平动机构3关于平面YOZ对称，Y方向第一平动机构2和Y方向第二平动机构4关于平面XOZ对称，Z方向偏转机构6位于XOY平面内；