[发明专利]高精度大行程空间平动微定位平台

说明书

本发明提供了一种高精度大行程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容易出现应力集中，且难以保证在高精度的前提下实现毫米级的大行程的问题。其包括基座、动平台和三个柔性支链，三个柔性支链呈正交布置，柔性支链的两端分别固接在基座和动平台上，基座上还安装有分别用于驱动柔性支链的音圈电机驱动器，柔性支链包括主动副、第一被动副和第二被动副；主动副、第一被动副和第二被动副均由对称设置的复合型柔性移动副组成，复合型柔性移动副包括两组柔性簧片且同组的两个柔性簧片互相平行，柔性簧片之间通过刚性连接件连接。

技术领域

本发明涉及柔性机构领域，具体为一种高精度大行程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，不仅容易在切口处出现应力集中，而且各运动自由度之间不能实现完全解耦，故难以保证在高精度的前提下实现毫米级的大行程。

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，不仅容易在切口处出现应力集中，而且各运动自由度之间不能实现完全解耦，难以保证在高精度的前提下实现毫米级的大行程的技术问题，本发明提供了一种高精度大行程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，并且能实现完全解耦，定位精度高的同时还能实现毫米级的大行程。

其技术方案是这样的：一种高精度大行程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，其特征在于：所述基座上还安装有分别用于驱动所述柔性支链的音圈电机驱动器，所述柔性支链包括主动副、第一被动副和第二被动副；所述主动副、第一被动副和第二被动副均由对称设置的复合型柔性移动副组成，所述复合型柔性移动副包括两组柔性簧片且同组的两个所述柔性簧片互相平行，第一组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件一连接，第二组的两个所述柔性簧片的一端通过刚性连接件二连接，两组所述柔性簧片的另一端同向设置并通过刚性连接件三连接；所述主动副的所述刚性连接件一固接在所述基座上，所述主动副的所述刚性连接件二和所述音圈电机驱动器分别连接在所述第一被动副的所述刚性连接件一上，所述第一被动副的所述刚性连接件二连接在所述第二被动副的所述刚性连接件一上，所述第二被动副的所述刚性连接件二与所述动平台固接；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U形连接件，所述刚性连接件二为厚板连接件，所述刚性连接件三为薄板连接件，所述U形连接件的两端分别设有向内延伸的凸缘，第一组的两个所述柔性簧片的一端分别与两个所述凸缘连接，第二组所述柔性簧片平行插入第一组的两个所述柔性簧片之间且其靠近所述凸缘的一端通过所述厚板连接件连接，所述厚板连接件伸出所述U形连接件，两组所述柔性簧片的另一端通过所述薄板连接件连接，所述薄板连接件与所述U形连接件的内侧底面之间留有间隙。