[实用新型]一种基于柔顺机构的二维微精密操作平台

说明书

技术领域

本发明属于精密工程领域，该二维平台可应用于生物工程、生物医学、光纤对接等领域。

背景技术

随着纳米技术的发展，微定位技术作为纳米技术的关键之一，近年来人们对纳米技术研究的不断探索以及相关科学技术的不断发展，微定位技术在生物工程、生物医学、光纤对接领域应用越来的越广泛。在生物、医学工程的研究中，可以实现对细胞进行分离、移动、重组，对DNA分子进行固定；在光纤领域可以实现光纤的对接；由于领域不同对微操作平台的要求也不完全相同。因此，本发明综合平台的各方面性能要求设计出了一种行程大且解耦性好的二维微精密操作平台。

目前，常见的二自由度微操作平台大致的分为三种形式。叠加式、串联式和并联式的链接来实现二自由度的运动。叠加式的结构简单的采用两个一维微动平台的叠加，分别负责各自方向的运动和定位，对于叠加式的结构会使整个结构的重心抬高，惯性增大，对于驱动的要求也会增加。串联式的结构式将其中一个方向上的微动平台镶嵌在另一个方向的驱动平台之内，对比叠加式的结构，其惯性减小对驱动的要求也相对的变小，但是其在X/Y两个方向上的固有频率不同，会使两个方向上的响应速度有偏差，无法满足两个方向上的同步操作。并联式的结构式通过导向机构将两个方向的驱动力作用于一个重心工作台上，使结构变得紧凑，加工方便。但是目前一些采用并联机构的 二维平台专利其整体结构为非对称形式，当驱动力作用于其中一个方向的时候，另一个方向会产生一定的偏移，影响运动的精度。

对于目前存在的二维微操作平台存在的一些问题，采用并联式的结构设计出一种行程大、响应速度快、固有频率高、解耦性能较好的一体式微操作平台。

发明内容

本发明的目的是设计一种行程大、响应速度快、固有频率高、解耦性能较好的一体式二维微精密操作平台。

本发明的技术方案如下：本发明的二维微精密操作平台，由四个完全相同的结构组成，每个结构由放大机构和导向机构组成。

所述的四个相同的结构如图1所示，由于其四个结构是完全相同的，以其中一个结构为例，其放大机构包括5对直圆形柔性铰链和一对直角形柔性铰链，两条放大支链采用对称的结构设计实现对驱动端10的输入位移进行两级放大，其中驱动端10、第一柔性铰链1、第二柔性铰链2组成第一级杠杆，第一柔性铰链作为支点，第二柔性铰链作为其输出；第三柔性铰链5、第四柔性铰链6和第五柔性铰链8组成第二级杠杆，第三柔性铰链5作为其输入，第四柔性铰链6作为其支点，第五柔性铰链8作为其输出。

所述的导向机构如图1所示，导向杆4、13、连杆7及工作平台连杆14组成第一平行四杆机构；导向杆15、17、连杆16及工作平台连杆18组成第二平行四杆机构；导向杆19、21、连杆20及工作平台连杆22组成第三平行四杆机构；导向杆23、25、连杆24及工 作平台连杆26组成第四平行四杆机构。第一、第三平行四杆机构并联于工作平台组成第一复合平行四杆机构，第二、第四平行四杆机构并联于工作平台组成第二复合平行四杆机构。

本发明与现有的设计相比其优点如下：

1)采用并联机构，响应速度快，整体对称的形式减小惯性力，提高运动精度。

2)二级杠杆放大机构采用直圆形柔性铰链和直角形柔性铰链，直角形柔性铰链充当支点，增加柔性扩大放大倍数，可以弥补压电驱动器行程小的缺陷。

3)采用复合平行四杆机构，依靠铰链的拉伸来消除耦合位移，很好的保证了运动的精度要求。

附图说明

图1为发明结构示意图

图1中，1第一柔性铰链，2第二柔性铰链，3连杆，4导向杆，5第三柔性铰链，6第四柔性铰链，7连杆，8第五柔性铰链，9直圆形柔性铰链，10驱动端，11固定基座，12螺纹孔，13导向杆，14工作平台连杆，15导向杆，16连杆，17导向杆，18工作平台连杆，19导向杆，20连杆，21导向杆，22工作平台连杆，23导向杆，24连杆，25导向杆，26工作平台连杆，27工作平台。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具 体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述：