[发明专利]一种压电驱动式两自由度解耦微摆动平台

说明书

本发明公开了一种压电驱动式两自由度解耦微摆动平台，包括基座，立柱，解耦虎克铰链，X轴桥式放大机构，X轴压电陶瓷驱动器，X轴预紧螺栓，X轴虎克铰链，Y轴桥式放大机构，Y轴压电陶瓷驱动器，Y轴预紧螺栓，Y轴虎克铰链，工作平台；X、Y轴桥式放大机构安装于基座的两条边的外侧，X、Y轴桥式放大机构距离基座的顶点距离相等，X、Y轴压电陶瓷驱动器通过X、Y轴预紧螺栓安装在X、Y轴桥式放大机构中；X、Y轴桥式放大机构包括位于X、Y轴压电陶瓷驱动器两侧且对称设置的柔性铰链机构和连接桥式柔性铰链机构的横梁，X、Y轴桥式放大机构通过X、Y轴虎克铰链与工作平台连接。本发明能够实现两自由度解耦的精密微小摆动。

技术领域

本发明属于微定位领域，具体涉及一种由压电陶瓷驱动器直接驱动，两自由度解耦微摆动平台。

背景技术

近年来，随着生物工程、材料科学、微电子技术的发展，微纳操作的物体越来越小，微纳操作的精度越来越高。为了保证精密微纳操作的精度，微小角度调整尤为重要。作为精密微纳操作系统中的重要组成部分，两自由度微摆动平台在微纳操作起到至关重要的作用。两自由度微摆动平台能够实现X轴和Y轴的微小摆动，用于调整微纳操作过程中定位平台的角度，进而以提高操作精度。由于微摆动平台上安装有被加工物体或者加工组件，其性能直接影响到整微纳操作的精度。

现有微纳操作系统中的X轴和Y轴摆动多是通过多自由度定位平台实现，多自由度定位平台的驱动方式有音圈电机驱动、直线电机驱动、压电陶瓷驱动等形式。与其他形式驱动器相比，压电陶瓷驱动器具有体积小、刚度高、响应速度快、位移分辨率高等特点，非常适合应用在微纳操作定位系统中作为驱动器。目前一些学者设计了多种能够实现两自由度摆动的微摆动平台，但是这些微摆动平台多是多自由度平台(自由度数大于2)，其X轴和Y轴摆动运动是耦合的，必须借助于运动学解耦才能实现精密的X轴和Y轴摆动，增加了控制难度。另外这类平台大部分是通过装配组装而成，平台的运动精度受到装配精度的影响，平台的运动精度不高；另外由于对装配精度要求很高，增加了平台的加工成本。因此设计一体式加工两自由度解耦微摆动平台对于提高微纳加工精度至关重要。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种压电驱动式两自由度解耦微摆动平台，该微摆动平台具有体积小、结构紧凑、制造成本低等优点，能够实现两自由度解耦的精密微小摆动。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种压电驱动式两自由度解耦微摆动平台，包括基座，立柱，解耦虎克铰链，X轴桥式放大机构，X轴压电陶瓷驱动器，X轴预紧螺栓，X轴虎克铰链，Y轴桥式放大机构，Y轴压电陶瓷驱动器，Y轴预紧螺栓，Y轴虎克铰链，工作平台；所述X轴桥式放大机构和Y轴桥式放大机构安装于所述基座的两条边的外侧，X轴桥式放大机构和Y轴桥式放大机构距离基座的顶点距离相等，所述X轴压电陶瓷驱动器和Y轴压电陶瓷驱动器通过所述X轴预紧螺栓和Y轴预紧螺栓安装在所述X轴桥式放大机构和Y轴桥式放大机构中；

所述X轴桥式放大机构和Y轴桥式放大机构包括位于所述X轴压电陶瓷驱动器和Y轴压电陶瓷驱动器两侧且对称设置的柔性铰链机构和连接桥式柔性铰链机构的横梁，所述X轴桥式放大机构和Y轴桥式放大机构通过所述X轴虎克铰链和Y轴虎克铰链与所述工作平台连接；所述立柱安装在所述基座上，位于所述X轴压电陶瓷驱动器和Y轴压电陶瓷驱动器轴线的交点处，所述立柱上侧与所述解耦虎克铰链连接，解耦虎克铰链与工作平台连接，所述工作平台与所述基座的边线对齐分布。

进一步的，所述基座、立柱、解耦虎克铰链、X轴桥式放大机构、X轴虎克铰链、Y轴桥式放大机构、Y轴虎克铰链和工作平台为一体成型的结构。

进一步的，所述基座和工作平台均由三角形平板或扇形平板构成。

进一步的，所述柔性铰链机构设有2个。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：