[发明专利]一种三棱柱状张拉整体结构微位移驱动平台

说明书

本发明提供一种三棱柱状张拉整体结构微位移驱动平台，属于微位移驱动技术领域。该平台包括顶部、底部两个三棱柱状张拉整体结构，两者由连接平面连接。顶部三棱柱状张拉整体结构由3根压电杆、3根弹簧、驱动平面和连接平面组成；底部三棱柱状张拉整体结构由1根压电杆、3根金属杆、3根弹簧、底座和连接平面组成。该平台能够实现垂直平移、微旋转和微倾斜三种位移模式。该装置单独实现三种位移模式，不发生相互的干扰，同时还可以实现其协同作用；除此之外，通过施加电压波形的控制将位移驱动平台转换为振动平台。本发明采用压电材料和张拉整体结构相结合，实现平台装置的微位移变化，具有综合测量、操作简单等优点。

技术领域

本发明涉及微位移驱动技术领域，特别是指一种三棱柱状张拉整体结构微位移驱动平台。

背景技术

张拉整体结构是一类轻质、网格状的空间结构体系，由预拉伸的绳单元和预压缩的杆单元相互连接而成。在没有任何外部支撑的情况下，靠杆和绳的预应力作用即可保持自身的几何构型，在受到微小保守力扰动时，总是趋向于恢复到初始的自平衡状态。传统的驱动平台结构复杂，操作繁琐，位移模式单一。为此，本发明公开一种三棱柱状张拉整体结构微位移驱动平台。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种三棱柱状张拉整体结构微位移驱动平台。

该平台包括顶部、底部两个三棱柱状张拉整体结构，顶部三棱柱状张拉整体结构和底部三棱柱状张拉整体结构由连接平面连接；顶部三棱柱状张拉整体结构由3根压电杆、3根弹簧、驱动平面和连接平面组成，3根压电杆、3根弹簧位于驱动平面和连接平面之间，且用于连接驱动平面和连接平面；底部三棱柱状张拉整体结构由1根压电杆、3根金属杆、3根弹簧、底座和连接平面组成，1根压电杆、3根金属杆和3根弹簧位于连接平面和底座之间，且用于连接连接平面和底座。

其中，驱动平面、连接平面和底座均为刚性平面。

杆单元与刚性平面间采用球铰连接，其中，杆单元包括压电杆、金属杆。

压电杆为由0-150v直流可调电源驱动压电陶瓷堆栈。

金属杆为空心杆件。

该位移驱动平台能够实现驱动平面的垂直平移、微旋转和微倾斜。

其中，垂直平移是通过同时驱动顶部三棱柱状张拉整体结构中的压电杆两端同时伸长或缩短，实现在保证结构的驱动平面不发生旋转情况下完成驱动平面的上升与下降。

微旋转是通过控制底部三棱柱状张拉整体结构中心的压电杆向上伸长或缩短，完成装置高度的变化，根据张拉整体结构的自身性质，杆单元单向伸长或缩短过程中，会导致张拉整体结构发生旋转，底部三棱柱状张拉整体结构的旋转带动顶部三棱柱状张拉整体结构的旋转，完成顶部三棱柱状张拉整体结构上端驱动平面的微旋转。

在微旋转调节过程中，底部三棱柱状张拉整体结构压电杆伸长或缩短的过程会导致底部三棱柱状张拉整体结构高度的升高或降低，为保证驱动平面垂直位移不变，需同时调整顶部三棱柱状张拉整体结构压电杆两端长度来降低或升高顶部三棱柱状张拉整体结构高度以进行高度补偿。

除此之外，改变底部压电杆件的初始长度可调节该结构微旋转的精度和驱动范围。

微倾斜是通过单独驱动顶部三棱柱状张拉整体结构中的一根压电杆长度完成上端驱动平面的倾斜。

微倾斜是通过单独驱动顶部三棱柱状张拉整体结构中的一根压电杆长度完成上端驱动平面的倾斜。

在微倾斜调节过程中，因张拉整体结构自身性质，驱动平面会发生微旋转和垂直平移，此时通过调节三棱柱状张拉整体结构中的压电杆高度变化，使其发生与驱动平面反向的旋转角度以进行角度补偿，再调节顶部张拉整体结构的压电杆长度对结构进行高度补偿。