[实用新型]一种柔性位移放大机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及位移放大装置，尤其涉及一种柔性位移放大机构。

背景技术

压电驱动管道机人的移动速度可以通过采用机械位移放大增大动力来提高。现有技术中关于实现位移放大的机构有很多，主要分为两种，一种利用刚性的连杆机构实现，另一种利用柔性机构实现。刚性的连杆机构可以实现垂直方向输入输出的放大。对于压电这种微位移驱动而言，若采用刚性连杆机构，零件之间将不可避免的存在间隙、摩擦、磨损并且需要润滑，这些将导致机构的精度受到影响，可靠性降低。此外，刚性机构对工作环境的要求十分苛刻，其运动副容易受恶劣坏境的影响；而且刚性机构是由各个构件装配而成，噪声和振动现象较为严重。

柔性机构由于其独特的优点，非常适合用于放大压电微小位移。Ouyang等人开发了如图1所示的一种基于对称五杆机构的位移放大1'。该放大可以实现输入和输出垂直方向的放大，放大比可达到16，相同情况下比双对称四杆机构放大比大。但是，该位移放大机构不适用于管道机人的压电驱动，其没有针对管道机人的特点而进行设计，比如在用于压电管道机人时，为保持有限的径向尺寸，需要考虑压电驱动的放置方向，位移放大需要能实现同方向输入输出位移的放大，而该装置只能实现输入和输出垂直方向的放大。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种适用于压电驱动的柔性位移放大机构，以实现同方向输入输出位移的放大。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种柔性位移放大机构，包括一位移输入杆、一位移输出杆和两个曲柄滑块机构；

所述位移输入杆和位移输出杆平行设置；

其中一个所述曲柄滑块机构连接至所述位移输入杆和位移输出杆的左端，另一个所述曲柄滑块机构连接在所述位移输入杆和位移输出杆的右端；

其中每个所述曲柄滑块机构分别包括：通过柔性铰链连接至所述位移输入杆的第一连杆、通过柔性铰链连接至所述位移输出杆的第二连杆、以及通过柔性铰链连接在一固定杆与所述第二连杆之间的第三连杆，且所述第三连杆还通过柔性铰链与所述第一连杆连接。

进一步地，所述柔性位移放大机构左右对称。

进一步地，所述第二连杆与所述位移输出杆齐平，所述第一连杆和第三连杆向外倾斜。

进一步地，所述柔性铰链为半圆型柔性铰链、椭圆形柔性铰链、棱柱型柔性铰链、抛物线型柔性铰链以及复合形缺口柔性铰链中的任何一种。

进一步地，所述柔性位移放大机构一体成型。

进一步地，所述柔性位移放大机构由铝合金制成。

进一步地，所述柔性位移放大机构的尺寸范围为宽度为54mm，高度为36mm，厚度为10mm。

通过采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：

(1)结构简单：本实用新型可以采用特定形状的一整块材料，通过在外力作用下相对变形而形成，无其他零部件，无需装配。

(2)制造成本低：本实用新型可以大大减少具有特定功能的部件的数量，这些部件的减少可以简化制造过程，降低制造和集成的时间和费用。

(3)工作精度高：采用柔性铰链替换刚性铰链，柔性铰链可以作为转动副来传递所需的运动，从而无需增设额外的转动幅，在工作过程中可以减少摩擦磨损，可以减小或消除间隙，提高工作精度。

(4)噪声小：本实用新型与刚性机构相比，可以降低机构传动和连接引起的振动和噪声。

(5)应用范围广：本实用新型容易实现微型化，由于结构简单，在微机电系统中，可以做成微型机构、微型驱动和传感，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为现有的基于对称五杆机构的位移放大机构；

图2为本实用新型一种柔性位移放大机构的立体结构图；

图2A为图2中柔性位移放大机构的正视图；

图3为曲柄滑块机构的原理示意图。

图4为图2中柔性位移放大机构的原理示意图；

具体实施方式

下面结合附图，给出本实用新型的较佳实实例，并予以详细描述，使能更好地理解本实用新型的功能、特点。