[发明专利]一种驱动力解耦的三自由度大行程微定位平台

说明书

本发明公开一种驱动力解耦的三自由度大行程微定位平台，包括微动平台基体，所述微动平台基体从下至上依次包括底板、中间部分以及顶层部分，所述中间部分的中央设置有两个传递梁：传递梁Ⅰ用于连接所述中间部分以及顶层部分的Y向两端的柔性铰链变形结构，传递梁Ⅱ用于连接所述中间部分以及顶层部分的X向两端的柔性铰链变形结构；所述顶层部分由外至内依次设置有柔性铰链变形结构、动平台以及输出平台，所述动平台中央设置有输出平台，所述输出平台两端分别通过杆杠放大机构连接有压电陶瓷驱动器。本发明柔性梁连接动平台的两个解耦部分，实现了驱动力的平均分配及解耦；采用两个音圈电机驱动，实现动平台在XY平面内高精度、大行程的运动。

技术领域

本发明涉及微定位平台技术领域，尤其涉及一种驱动力解耦的三自由度大行程微定位平台，特别是涉及一种基于音圈电机和压电陶瓷驱动的三自由度大行程、高精度、驱动力解耦的柔性微定位平台，应用于微电子制造、生物医疗工程、光学微装配及超精密加工等领域。

背景技术

随着微电子制造、生物医疗工程、光学微装配及超精密加工等领域的不断发展，这些领域对微定位平台也提出了更高的要求。目前的微定位平台技术已经取得了很大发展，但在响应速度、稳定性以及定位精度方面仍有较大提升空间，同时对多自由度运动平台也有着更为迫切的需求。

传统的机构通常采用运动副连接，由组合装配的方式构成，存在摩擦、需润滑、空回特性等缺点。现有的微定位平台广泛采用柔性铰链构件，利用杆件薄弱部分的可复位弹性形变来传递运动、力和能量，具有无机械摩擦、无间隙、无需润滑、运动平稳、灵敏度高等诸多优点，可实现小范围的精确角变形，同时搭配目前广泛采用的并联结构，克服了传统串联构型的误差累积严重、承载能力低、响应能力低等缺点，在小行程的精密定位平台技术方面已经取得了重大突破。

然而现有的以音圈电机或压电陶瓷驱动器作驱动元件、柔性铰链并联机构作支撑导轨的微定位平台仍然存在行程过小、体积较大，且由于驱动力分布和结构的限制在不同的运动方向间存在一定的耦合作用，严重影响了定位平台性能的进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中存在的问题而提供一种基于音圈电机和压电陶瓷驱动的驱动力解耦的大行程、高精度的三自由度微定位平台。采用对称布置的柔性铰链结构，实现了较大的工作行程；通过底层布置的梁型结构和顶层布置的柔性铰链约束结构，减少了驱动力对无关方向运动的影响，提高了平台的转动刚度；在顶层结构的中间通过对称布置的压电陶瓷驱动结构可实现平台绕垂直于XY平面中心线的转动。该定位平台具有行程较大、结构紧凑、运动和驱动力解耦的特点。

本发明的技术方案：一种驱动力解耦的三自由度大行程微定位平台,包括微动平台基体，所述微动平台基体从下至上依次包括底板、中间部分以及顶层部分；

所述底板的四个顶角上均布置有凸台，用于支撑所述顶层部分，相邻的两个所述凸台之间连接有平行板导向机构，所述平行板导向机构的中部设置有中央凸台，在所述底板的X向和Y向一端的中央凸台处分别布置一个音圈电机驱动器；

所述顶层部分由外至内依次设置有柔性铰链变形结构、动平台以及输出平台，所述柔性铰链变形结构由一个沿所述动平台对称轴方向布置的直角板簧片式柔性铰链和两个沿所述动平台对称轴方向对称布置的直角板簧片式柔性铰链构成，两个沿所述动平台对称轴方向对称布置的直角板簧片式柔性铰链的两端连接所述凸台，中间连接传动构件，所述传动构件与所述平行板导向机构连为一体；

所述动平台中央设置有输出平台，所述输出平台两端分别通过杆杠放大机构连接有压电陶瓷驱动器；

所述中间部分的中央设置有两个传递梁，其中传递梁Ⅰ用于连接所述中间部分以及顶层部分的Y向两端的柔性铰链变形结构，其中传递梁Ⅱ用于连接所述中间部分以及顶层部分的X向两端的柔性铰链变形结构。