[发明专利]一种惯性粘滑式跨尺度运动平台

说明书

本发明公开了一种惯性粘滑式跨尺度运动平台，包括保护座和设置于保护座内的运动机构，运动机构包括压电陶瓷、运动组件和惯性组件，运动组件包括运动传动部件和与运动传动部件相连接的运动输出部件，惯性组件包括惯性传动部件和与惯性传动部件相连接的摩擦部件，压电陶瓷具有相对设置的第一端和第二端，第一端与运动传动部件相接触，第二端与惯性传动部件相接触，运动传动部件和惯性传动部件通过弹性形变组件连接，保护座上设置有对运动输出部件进行导向的交叉滚珠导轨，运动输出部件与交叉滚珠导轨的摩擦力小于摩擦部件与保护座相接触产生的摩擦力。该惯性粘滑式跨尺度运动平台结构简单，制作工艺简单，制造成本较低，可实现跨尺度的精密定位。

技术领域

本发明涉及一种惯性粘滑式跨尺度运动平台，属于精密运动技术领域。

背景技术

随着微/纳米技术的快速发展,在光学工程、微电子制造、航空航天技术、超精密机械制造、微机器人操作、生物医学及遗传工程等技术领域的研究都迫切需要亚/微米级、微/纳米级的超精密驱动机构。

具有微米级运动分辨率，又具有毫米级运动行程的跨尺度精密运动技术是目前微驱动领域中的关键技术。惯性粘滑驱动相对于其它类跨尺度运动驱动方式，驱动原理简单、方便、控制简单，且具有运动范围大、分辨率高、结构简单、易微小化和精确定位等优点，因此惯性粘滑驱动是目前出现的跨尺度驱动中应用较多的一种方式。惯性粘滑驱动的工作原理主要是以摩擦力作为驱动源，利用粘滑效应实现被驱动体的微小移动。近年来，把压电陶瓷作为驱动源的微驱动技术渐渐兴起，压电陶瓷具备许多优良的特性，如体积小、频响高、发热少、输出力大、无噪声、性能稳定等，充分满足微纳精密定位的要求。

通常基于压电陶瓷的精密驱动装置主要有直接驱动式、杠杆放大式、椭圆放大式及菱形放大式和尺蠖式精密定位平台，然而以上前三种精密定位平台的位移都限制在几百微米以内，不能够实现跨尺度的精密定位，而尺蠖式精密定位平台结构较为复杂，从而导致制作工艺复杂、制造成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种惯性粘滑式跨尺度运动平台，该惯性粘滑式跨尺度运动平台结构简单，制作工艺简单，制造成本较低，且可实现跨尺度的精密定位。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种惯性粘滑式跨尺度运动平台，包括保护座和设置于保护座内的运动机构，所述运动机构包括压电陶瓷、运动组件和惯性组件，所述运动组件包括运动传动部件和与所述运动传动部件相连接的运动输出部件，所述惯性组件包括惯性传动部件和与所述惯性传动部件相连接的摩擦部件，所述压电陶瓷具有相对设置的第一端和第二端，所述第一端与所述运动传动部件相接触，所述第二端与所述惯性传动部件相接触，所述运动传动部件和所述惯性传动部件通过弹性形变组件连接，所述保护座上设置有用于对所述运动输出部件进行导向的交叉滚珠导轨，所述运动输出部件与所述交叉滚珠导轨之间的摩擦力小于所述摩擦部件与所述保护座相接触产生的摩擦力。

进一步地，所述惯性传动部件包括梯形件和连接件，所述摩擦部件包括相对设置在所述梯形件两侧的两个弹臂，每个所述弹臂抵持所述保护座的侧壁，每个所述弹臂与所述保护座的侧壁之间的夹角大于0。弹臂与保护座的侧壁相接触产生的摩擦力为线摩擦力，使摩擦力降低。

进一步地，所述弹臂与所述梯形件之间通过紧固件可拆卸连接，所述弹臂上设置有至少两个连接孔，所述弹臂通过所述紧固件穿入其中一个所述连接孔内进而安装在所述梯形件上。利于根据实际情况对弹臂的位置进行调节。

进一步地，所述弹臂与所述保护座的侧壁之间设置有滚珠。使弹臂与保护座的侧壁相接触产生的摩擦力为点摩擦力，进一步使摩擦力降低。

进一步地，所述弹臂上设置有滚珠凹槽，所述滚珠设置在所述滚珠凹槽内。

进一步地，所述弹性形变组件为框架结构，所述压电陶瓷设置于所述弹性形变组件的框架中。