[发明专利]高精度空间平动微定位平台

说明书

本发明提供了一种高精度空间平动微定位平台，其能解决现有集中柔度式微定位平台运动行程小，容易出现应力集中，平台定位精度低的问题。其包括基座、动平台和三个柔性支链，柔性支链的柔性移动副包括两组对称布置的柔性簧片，同组中的两个柔性簧片互相平行，主动副中同组的两个柔性簧片通过刚性连接件一连接，第一被动副和第二被动副结构相同，其两组柔性簧片的一端共同连接在刚性连接件二上，另一端共同连接在刚性连接件三上；主动副的刚性连接件一固接在基座上，柔性簧片和压电陶瓷驱动器分别与第一被动副的刚性连接件二连接；第一被动副的刚性连接件三与第二被动副的刚性连接件二连接，第二被动副的刚性连接件三与动平台固接。

技术领域

本发明涉及柔性机构领域，具体为一种高精度空间平动微定位平台。

背景技术

柔性机构是利用材料的弹性变形来传递运动的新型机构，由于机构中的运动副为一体化柔性结构，所以不存在装配误差、摩擦、磨损、间隙等影响机构寿命与精度的缺点。随着微电子、光电子元器件的微制造、微机电系统、生物工程等领域对定位精度要求的进一步提高，柔性机构在微定位领域得到了广泛的应用并具有不可估量的前景，其中，空间平动微定位平台被广泛应用于原子力显微镜的三维扫描、微纳操作、先进传感等系统中。目前，具有大行程、高精度且运动解耦的新构型设计是空间平动微定位平台的研究热点。

空间平动微定位平台可分为集中柔度式微定位平台和分布柔度式微定位平台，其中集中柔度式微定位平台的研究较多，而对于分布柔度式微定位平台的研究较少。如专利号为ZL200620162291.5的发明专利公开的三平动正交解耦并联微动平台，以及专利号为ZL201510228721.2的发明专利公开的一种空间三维移动全柔顺并联微动平台，都属于集中柔度式微定位平台，该平台所用的支链多是具有切口的柔性铰链结构，其主要缺点是运动行程小，结构复杂，容易在切口处出现应力集中，并且各运动自由度之间不能实现完全解耦，导致平台定位精度不高。

发明内容

针对现有集中柔度式微定位平台所用的支链多是具有切口的柔性铰链结构，导致其运动行程小，结构复杂，容易在切口处出现应力集中，并且各运动自由度之间不能实现完全解耦，导致平台定位精度不高的技术问题，本发明提供了一种高精度空间平动微定位平台，其属于分布柔度式微定位平台，不存在应力集中问题，运动行程大，并且能实现完全解耦，定位精度高。

其技术方案是这样的：一种高精度空间平动微定位平台，其包括基座、动平台和三个柔性支链，三个所述柔性支链呈正交布置，所述柔性支链的两端分别固接在所述基座和所述动平台上，所述基座上还安装有分别用于驱动所述柔性支链的压电陶瓷驱动器，其特征在于：所述柔性支链包括三个柔性移动副且分别为主动副、第一被动副和第二被动副，所述柔性移动副包括两组对称布置的柔性簧片，同组中的两个所述柔性簧片互相平行，所述主动副中同组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件一连接；所述第一被动副和所述第二被动副的结构相同，且其两组所述柔性簧片的一端共同连接在刚性连接件二上，另一端共同连接在刚性连接件三上；所述主动副通过所述刚性连接件一固接在所述基座上，且其两组所述柔性簧片的另一端和所述压电陶瓷驱动器分别与所述第一被动副的所述刚性连接件二连接，所述第一被动副的所述刚性连接件三与所述第二被动副的所述刚性连接件二连接，所述第二被动副的所述刚性连接件三与所述动平台固接；所述主动副、所述第一被动副和所述第二被动副中的所述柔性簧片的变形方向正交。

其进一步特征在于：

所述主动副、所述第一被动副和所述第二被动副为一体加工成型。

所述刚性连接件一为平板状结构。

所述刚性连接件二为U形连接件，所述刚性连接件三为T形连接件，所述U形连接件的两端分别设有向内延伸的凸缘，所述第一被动副中的其中一组所述柔性簧片的一端分别与所述U形连接件的内侧底面连接，另一组所述柔性簧片的一端分别与两个所述凸缘连接，两组所述柔性簧片的另一端均与所述T形连接件的水平板连接，所述T形连接件的竖直板伸出所述U形连接件。