[发明专利]一种混合驱动非对称微定位机构

说明书

本发明公开了一种混合驱动非对称微定位机构，该机构包括机架、步进电机、联轴器、滑轨、滚珠丝杠、压电陶瓷驱动器、桥式位移放大器、动平台以及连接滚丝杠与动平台的三个分支。第一分支宏观驱动部分，移动副与滚珠丝杆连接，滚珠丝杠通过滑轨与机架连接，万向铰与动平台连接，移动副与万向铰通过转动副连接；第一分支微观驱动部分，将桥式放大器放置在分支一转动副与万向铰之间，采用压电陶瓷驱动器进行驱动。第一分支万向铰第一转动副与转动副轴线平行，其余两个分支布置形式与第一分支相同。该机构分支结构简单，三分支完全相同，分支加工采用一体化加工，无间隙，精度高，能够同时满足大行程和高精度的要求，实现纳米级定位。

技术领域

本发明是一种混合驱动非对称柔顺机构，宏驱动由滚珠丝杠驱动，微驱动由压电陶瓷驱动，涉及机构学应用技术领域，尤其涉及了一种具有两转动一移动三自由度的微定位机构。

背景技术

机构创新一直是机器装备创新的关键和研究热点，随着高新技术和制造业的快速发展，为了适应航空航天、医疗、核能以及IC制造、激光制造等众多尖端科技领域的需求，微定位技术被开发出来。微定位技术作为微观领域研究的关键技术支一，其发展水平直接影响到微观领域技术的发展水平。随着研究对象的不断微细化，操作系统对定位精度的要求不断提高。开展微纳米定位技术的研究，可以推动航空航天、微电子技术、纳米技术、精密机械技术、生物医学技、激光技术和特种加工技术等的不断进步，因此微纳米定位技术得到了广泛的应用。随着微观领域的研究对定位精度的要求不断提高，同时也提出了大行程的要求，大行程微纳米定位技术研究，将促进多门科学技术的进一步发发展，同时产生巨大的社会效益和经济效益。但是在提高微纳米定位装置行程的同时也要考虑定位精度的要求。因为大行程与高精度是矛盾的，因此需要寻求一种有效的方法解决这一问题。

发明内容

基于以上背景，本发明提供了一种宏/微双驱动非对称结构的柔顺并联机构，该机构同时具有大行程，高精度的特点，能够有效的解决微定位系统大行程和高精度之间的矛盾，为国内企业及研究机构提供专利信息和技术支持。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种混合驱动非对称微定位机构，该非对称微定位机构具有两转动一移动三个自由度，宏运动由步进电机连接滚轴丝杆进行驱动，微观运动由压电陶瓷驱动器进行驱动，该非对称微定位机构能够实现纳米级定位，同时满足大行程高精度的要求。

该非对称微定位机构包括机架(D1)、步进电机(D2)、联轴器(D3)、滑轨(D4)、滚珠丝杠(D5)、压电陶瓷驱动器(D6)、动平台(D7)以及连接滚丝杠(D5)与动平台(D7)的三个分支，三个分支分别为第一分支(L1)、第二分支(L2)、第三分支(L3)。

第一分支(L1)机构包括第一柔性移动副(P11)、第一柔性转动副(R11)、柔性万向铰第一转动副(U11)和柔性万向铰第二转动副(U12)；

第二分支(L2)机构包括第二移动副(P21)、第二柔性转动副(R21)，柔性万向铰第一转动副(U21)和万向铰第二转动副(U22)；

第三分支(L3)包括第三移动副(P31)、第三柔性转动副(R31)、柔性万向铰第一转动副(U31)和柔性万向铰第二转动副(U32)。

第一分支(L1)中的第一柔性移动副(P11)与滚珠丝杠(D4)连接，滚轴丝杠(D5)通过滑轨(D4)与机架(D1)连接，第一柔性转动副(R11)与第一柔性移动副(P11)连接，柔性万向铰第一转动副(U11)与动平台(D7)进行连接，柔性万向铰第二转动副(U12)与柔性万向铰第一转动副(U11)连接；第一柔性转动副(R11)与柔性万向铰第一转动副(U11)轴线平行。