[发明专利]二平动正交解耦并联微动平台

说明书

技术领域

本发明属于制造技术领域，具体是涉及一种二平动正交解耦并联微动平台。

背景技术

并联微动平台具有结构刚度大、位移分辨率高、响应速度快、结构紧凑等优点，被广泛用于各种微纳米定位系统中，如超精密加工、扫描探针显微镜、MEMS（微电子机械系统）、生物工程、航空航天等领域，并发挥着重要的作用。

目前国内外很多研究者都相继开展了相关研究工作，Ellis提出用并联机构作为微动操作机械手，并应用于生物技术和显微外科；Magnani和Pernette研究了转动副、移动副、虎克铰和球铰的柔性铰链形式；Kallio研制了三自由度微操作并联机器人； Lee对实现一个移动两个转动的三自由度并联微动机构进行了研究。在国内，北京航空航天大学研制了两级解耦的六自由度串并联微操作机器人和三自由度并联Delta机构的微操作机器人；哈尔滨工业大学先后研制了6-PSS和6-SPS六自由度并联Stewart微动机器人。在申请号为01128916.3、00100197.3、00100198.1、201110366086.6、201010216326.X、201010175965.6的专利文件中公开了“新型混联微动机器人、“四自由度四轴结构解耦并联微动机器人” 、“三自由度三轴结构解耦并联微动机器人”、“一维微动平台的运动机构”、“二自由度平动并联解耦微动平台”、“一种二维微动平台”。

尽管国内外有许多学者研究并联微动平台，这些研究成果和专利技术大多满足一定的运动精度要求，但没有考虑微动平台在大承载力时如何有效的提高其刚度的问题，在结构上也没有实现完全解耦。

发明内容

本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、具有较高刚度和承载能力的二平动正交解耦并联微动平台。其技术方案为：

一种二平动正交解耦并联微动平台，包括运动工作台、固定平台、连接于运动工作台与固定平台之间的位于上方的四条运动支链、连接于运动工作台与固定平台之间的位于下方的四条运动支链和两条驱动支链，其特征在于：运动工作台为一正方体，且相邻的两个侧面中心均有水平半圆槽，固定平台为一中间有正方形槽的矩形块，所有运动支链均呈“弓”字形，位于上方的四条运动支链的一端分别与运动工作台的四个侧面对应连接，其另一端分别与固定平台的正方形槽的四个侧面对应连接，位于上方的四条运动支链的“弓”字形顶面与运动工作台的上顶面共面，位于下方的四条运动支链的一端分别与运动工作台的四个侧面对应连接，其另一端分别与固定平台的正方形槽的四个侧面对应连接，位于下方的四条运动支链的“弓”字形底面与运动工作台的下底面共面，两条驱动支链均为在两个相对侧面分别有水平半圆槽和圆形凹痕的驱动块，驱动块上有水平半圆槽的侧面通过硬质球与运动工作台上有水平半圆槽的侧面压紧，驱动块上有圆形凹痕的侧面通过压电陶瓷驱动器与固定平台连接。

所述的二平动正交解耦并联微动平台，连接于运动工作台与固定平台之间的位于上方的四条运动支链和位于下方的四条运动支链均关于运动工作台上顶面和下底面几何中心的连线均布。

本发明与现有技术相比，其优点为：（1）采用“弓”字形弹性链作为支链，通过支链正交布置，能够实现完全解耦的二自由度平动，具有控制算法简单、动态特性好等优点；（2）布置在运动工作台和固定平台之间的四对支链大大增强了微动平台的刚度和承载能力，满足高承载力下精密加工与定位的要求。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图中：1、运动工作台  2、运动支链  3、固定平台  4、压电陶瓷驱动器  5、驱动块  6、硬质球。

具体实施方式

运动工作台1为一正方体，且相邻的两个侧面中心均有水平半圆槽，固定平台3为一中间有正方形槽的矩形块，连接于运动工作台1与固定平台3之间的位于上方的四条运动支链2和位于下方的四条运动支链2均关于运动工作台1上顶面和下底面几何中心的连线均布，所有运动支链2均呈“弓”字形，位于上方的四条运动支链2的一端分别与运动工作台1的四个侧面对应连接，其另一端分别与固定平台3的正方形槽的四个侧面对应连接，位于上方的四条运动支链2的“弓”字形顶面与运动工作台1的上顶面共面，位于下方的四条运动支链2的一端分别与运动工作台1的四个侧面对应连接，其另一端分别与固定平台3的正方形槽的四个侧面对应连接，位于下方的四条运动支链2的“弓”字形底面与运动工作台1的下底面共面，两条驱动支链均为在两个相对侧面分别有水平半圆槽和圆形凹痕的驱动块5，驱动块5上有水平半圆槽的侧面通过硬质球6与运动工作台上1有水平半圆槽的侧面压紧，驱动块5上有圆形凹痕的侧面通过压电陶瓷驱动器4与固定平台3连接。