[发明专利]一种基于柔顺并联机构的三轴刀具伺服装置

权利要求书

1.一种基于柔顺并联机构的三轴刀具伺服装置，其特征在于，包括外侧固定基座、内侧固定基座、通过第一运动支链传递运动的单轴纳米定位平台以及通过第二运动支链导向和解耦的三轴末端执行器，三组外侧固定基座、内侧固定基座、单轴纳米定位平台均两两正交，分别位于XOY平面、XOZ平面和YOZ平面；所述单轴纳米定位平台设于外侧固定基座和内侧固定基座之间，所述单轴纳米定位平台与三轴末端执行器连接；所述第一运动支链和第二运动支链连接构成三条用于将压电陶瓷驱动器产生的力/位移/运动传递到三轴末端执行器的运动支链，三条运动支链并联连接且两两正交；所述三轴末端执行器上连接有刀具；所述三轴末端执行器设有用于测量刀具在空间三个正交直线轴X/Y/Z上位移量的电容传感器，所述电容传感器连接有控制器；所述控制器的输出端连接有压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器连接于单轴纳米定位平台的输入端，所述三轴末端执行器连接于三个单轴纳米定位平台的输出端；

所述第一运动支链包括顺次串联连接的输入端导向柔顺铰链、输入端、一级杠杆输入点转动式柔顺铰链、一级杠杆支点处转动式柔顺铰链、一级杠杆主动杆、一级杠杆输出点转动式柔顺铰链、一级杠杆从动杆以及第一连接端；所述压电陶瓷驱动器的一端通过顶丝与单轴纳米定位平台连接，压电陶瓷驱动器与输入端无间隙连接，所述第一连接端与三轴末端执行器连接；

所述一级杠杆从动杆与第一连接端之间还设有顺次连接的二级杠杆输入点转动式柔顺铰链、二级杠杆支点处转动式柔顺铰链、二级杠杆主动杆、二级杠杆输出点转动式柔顺铰链、二级杠杆从动杆、二级杠杆从动杆输出端导向柔顺铰链；

所述第二运动支链包括第二连接端、连接杆、输入点柔顺铰链以及解耦导向柔顺铰链，所述第二连接端、连接杆、输入点柔顺铰链以及解耦导向柔顺铰链依次串联连接，所述第二连接端与第一连接端连接；

所述外侧固定基座包括位于XOZ平面和YOZ平面的第一外侧固定基座和位于XOY平面的第二外侧固定基座，两组第一外侧固定基座垂直连接，所述第二外侧固定基座相邻两边分别与第一外侧固定基座垂直连接；

所述第一外侧固定基座设有用于与单轴纳米定位平台连接的第一连接孔、用于避免与单轴纳米定位平台所属运动支链上各部件产生运动干涉的第一沉槽、用于散除压电陶瓷驱动器产生热量的第一散热栅以及两组正交分布的电容传感器支架，所述第一散热栅贯穿第一外侧基座设置，所述第一沉槽设于第一外侧固定基座的内侧；所述电容传感器支架一端突出于第一外侧固定基座设置，且与电容传感器连接；

所述第二外侧固定基座设有用于与三轴纳米定位平台连接的第二连接孔、用于避免与单轴纳米定位平台所属运动支链上各部件产生运动干涉的第二沉槽以及用于散除压电陶瓷驱动器产生热量的第二散热栅，所述第二散热栅贯穿第二外侧基座设置，所述第二沉槽设于第二外侧固定基座的内侧。

2.根据权利要求1所述的基于柔顺并联机构的三轴刀具伺服装置，其特征在于，所述顶丝的端面面接触设有滚珠，所述滚珠点接触设有用于测量预紧力的力传感器，所述力传感器与压电陶瓷驱动器之间设有预紧块；所述力传感器与控制器连接。

3.根据权利要求2所述的基于柔顺并联机构的三轴刀具伺服装置，其特征在于，所述预紧块的顶部预留有用于安装测量块、反光镜支架的安装孔。

4.根据权利要求1所述的基于柔顺并联机构的三轴刀具伺服装置，其特征在于，三组内侧固定基座的连接处设有三向加强筋；所述内侧固定基座设有用于散除压电陶瓷驱动器产生热量的第三散热栅，所述压电陶瓷驱动器的驱动电压线和传感器信号线穿过第三散热栅设置。