[发明专利]驱动单元模块化粘滑驱动定位平台

说明书

技术领域

本发明涉及微驱动精密定位技术领域，具体是涉及一种驱动单元模块化粘滑驱动定位平台。

背景技术

随着纳米科学的发展，新的纳米材料、纳米结构逐渐被人们探索和发现，并显示出非常广阔的应用前景。纳米技术是人类对微观世界探索认识改造和利用的基本手段之一，其中，纳米操作是纳米技术的重要内容。而作为微观领域的关键技术之一，微定位技术的发展水平直接影响到微观领域技术的发展水平，其重要性不言而喻。目前，在如生物工程、聚合物操作、微创外科手术、扫描探针显微镜(SPM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、微细加工、半导体制版的精密定位、微纳操作等领域都要求定位平台在有限的操作空间内，实现高精度定位和操作的同时，也能拥有更大的操作范围。微定位技术，即结合新型的运动原理和驱动结构，利用微位移致动器驱动实现高精度定位和运动的技术。

柔性铰链凭借其无机械摩擦、无间隙、运动平滑、灵敏度高等优点，在现今多种微定位系统中广泛使用。基于粘滑原理的微定位平台以柔性铰链为导向传动元件、以压电陶瓷致动器为驱动源，它们具有高分辨率、高定位精度、尺寸小、无需润滑、结构简单可靠、刚度大、能耗低、响应快等优点，逐渐受到广泛应用。

然而，目前较常见的粘滑驱动定位平台中多采用平板柔性铰链与平台底座一体化制造，需要带有尺寸较大复杂的放大机构，在驱动力的作用下，柔性铰链在与底座平行的平面上运动，经由放大机构放大传输后使平台精确运动。

由于现有的粘滑驱动定位平台使用底座、柔性铰链、放大机构一体化制造，致使其尺寸比较大，但微观领域的应用环境，往往对定位平台的尺寸有一定的限制，大尺寸会限制微定位平台的应用范围，从产业化的角度看，大尺寸的一体化制造也会增加生产成本；结构复杂、制造要去高、尺寸复杂的放大机构，增大了微定位平台的尺寸，产生摩擦的预紧力调节不方便，提高了装配难度，同时降低了系统的精度和相应速度；粘滑驱动原理利用动静摩擦力之差来驱动运动，输出运动的平台，需要受到合适的摩擦力，由于制造误差的存在，一体化制造无法保证该摩擦力恰好是合适的大小，因此需要增加另外的机构来调节摩擦力大小。但这又增加了系统结构的复杂性，提高了装配难度，影响系统的精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种尺寸微小、精度高的粘滑驱动定位平台，使其拥有更广阔的应用空间、更优秀的性能、更低的生产要求和成本。

根据本发明的目的提出的一种驱动单元模块化粘滑驱动定位平台，包括运动输出微动平台、平台底座和设置于平台底座内部的驱动单元模块，所述驱动单元模块包括模块架、设置于模块架内的导向传动元件和与导向传动元件上端相连的驱动源，所述导向传动元件为柔性铰链，该导向传动元件的上端顶部与运动输出微动平台接触，该导向传动元件的下端固定在模块架上；

当所述驱动源上施加一变化着的电压时能够发生形变，且形变发生的速率随着所述电压变化速率的增加而增加，所述驱动源的形变推动导向传动元件的上端在水平方向发生移动，当所施加的电压为缓慢上升或缓慢下降时，导向传动元件的上端在水平方向上缓慢移动，所述运动输出微动平台在摩擦力作用下获得水平位移，当所时间的电压为迅速上升或迅速下降时，导向传动元件的上端在水平方向上迅速移动，所述运动输出微动平台在惯性作用下相对模块架静止。

优选的，所述柔性铰链为垂直柔性铰链或圆弧柔性铰链。

优选的，所述垂直柔性铰链的底端连接模块架的底部，顶端与运动输出微动平台接触，所述模块架的侧壁与导向传动元件之间设置有空隙，垂直柔性铰链在驱动源的作用下发生弹性形变，所述垂直柔性铰链与运动输出微动平台之间产生粘滑效应。

优选的，所述垂直柔性铰链发生形变所在的平面垂直于运动输出微动平台。

优选的，运动输出微动平台两侧分别设置有第一直线导轨和第二直线导轨，所述第一直线导轨和第二直线均采用交叉滚子导轨。

优选的，第一直线导轨和第二直线导轨通过至少一个导轨固定螺钉安装于平台底座上。

优选的，所述驱动源为堆叠型压电陶瓷致动器。

优选的，所述平台底座中设有凹槽，且开口向上，驱动单元模块设置于凹槽中。

优选的，所述驱动单元模块还包括用于对导向传动元件和驱动源的装配提供预紧力的驱动源预紧器，所述驱动源预紧器设置于驱动源外侧。

优选的，所述驱动源与驱动源预紧器之间设有防止保护所述驱动源不被驱动源预紧器顶碎的保护垫片。