[发明专利]一种钳口平行张合的柔性电热微夹钳

说明书

技术领域

本发明属于微机电系统技术领域中的微执行器，特别涉及一种钳口平行张合的柔性电热微夹钳。

背景技术

微装配技术是微机电系统技术领域的重要组成部分，而微夹钳作为操作机构和被操作对象(微小零件、细胞等)之间的接口，在微装配系统中具有极其重要的作用。研究和开发适用于微操作过程，能够方便加持微小物体的微夹钳，是实现微操作技术实用化的关键，因此也成为近年来微机电系统技术领域的研究热点。

目前微夹钳的钳体结构分为刚性结构和柔性结构两种。由于加工及装配技术所限，刚性结构微夹钳的体积较大，难于实现微型化。与之相比，具柔性结构的微夹钳由于可以采用微细加工技术制作，无需装配，可以实现微小化。并且因为柔性微夹钳一般采用柔性铰链，所以具有无摩擦及间隙，无需润滑和运动精度高等优点。微夹钳的驱动方式也多种多样，如静电式、电磁式、液压式和电热式等。与其他驱动方式相比，电热驱动具有结构简单、驱动力及位移较大、易于制作和驱动电压低等优点。

从微小物体的加持过程来看，如果微夹钳钳口能够实现平行张合运动，则其可以更加容易地进行微小物体的夹取，也能减小对被夹持物形状的要求。目前，绝大多数微夹钳钳口在张合过程中都具有一定的转动，仅有MohdNashrul Mohd Zubir、Bijan Shirinzadeh和Yanling Tian等人在国际学术期刊《Mechanism and Machine Theory》的2009年第44期第2248～2264页上发表的论文“A new design of piezoelectric driven compliant-based microgripperfor micromanipulation”中提出了一种能够实现钳口平行张合运动的微夹钳，但与本发明相比，首先，由于其采用压电驱动器，并由线切割加工而成，体积较大，而本发明由于采用电热驱动器并可采用微细加工技术制造，体积可以很小；其次，由于结构限制，其钳口在张合过程中伴随有垂直于加持方向的位移，而本发明则不存在，能够更加方便准确的进行物体的夹持。

发明内容

本发明要解决的技术难题是克服现有技术的不足，提供一种结构类型新颖，钳口能够实现平行张合运动的柔性电热微夹钳。

本发明采用的技术方案是一种钳口平行张合的柔性电热微夹钳，其特征是，微夹钳是具有驱动部分和钳体柔性机构两部分的一个整体结构，并且左右结构完全对称；驱动部分中，驱动位移杆2和Λ形梁阵列1连接，并固定在左、右固定杆6、6’上，左、右电极3、3’固接在左、右固定杆6、6’表面上；钳体柔性机构部分为集中式柔性结构，由左、右固定杆6、6’固定；左、右钳臂摇杆30、30’的上端是左、右夹持端31、31’，中下部通过左、右第16柔性铰链29、29’与左、右第9摇杆28、28’的上部铰接，下部通过左、右第12柔性铰链23、23’与左、右第4摇杆14、14’的上部铰接；左、右第9摇杆28、28’的中部通过左、右第14柔性铰链25、25’与左、右第6摇杆19、19’的上部铰接，下部通过左、右第11柔性铰链22、22’与左、右第8摇杆26、26’的下部铰接；左、右第8摇杆26、26’的上部通过左、右第15柔性铰链27、27’与左、右固定杆6、6’的上部铰接，中部部通过左、右第13柔性铰链24、24’与左、右第7摇杆20、20’的上部铰接；左、右第6摇杆19、19’的下部通过左、右第8柔性铰链16、16’与左、右第4摇杆14、14’的中上部铰接；左、右第7摇杆20、20’的下部通过左、右第9柔性铰链18、18’与左、右第5摇杆17、17’的中部铰接；左、右第5摇杆17、17’的上部通过左、右第10柔性铰链21’、21’与左、右固定杆6、6’的中上部铰接，下部通过左、右第7柔性铰链15、15’与左、右第4摇杆14、14’的中部铰接；左、右第4摇杆14、14’的下部通过左、右第6柔性铰链13、13’与推杆32的上部铰接；推杆32下部通过左、右第3柔性铰链9、9’与左、右第2摇杆7、7’的上部铰接；左、右第2摇杆7、7’的下部通过左、右第2柔性铰链8、8’与左、右第3摇杆11、11’的下部铰接；左、右第3摇杆11、11’的上部通过左、右第5柔性铰链12、12’与左、右固定杆6、6’的中部铰接，中部通过左、右第4柔性铰链10、10’与左、右第1摇杆5、5’的上部铰接；左、右第1摇杆5、5’的下部通过左、右第1柔性铰链4、4’与驱动位移杆2的上部铰接。