[发明专利]一种平面三自由度精密定位平台、其使用方法与控制方法

权利要求书

1.一种平面三自由度精密定位平台，其特征是：包括基座以及位于基座上的动平台、传动机构以及四个音圈电机；

所述传动机构包含四条完全相同的柔性支链，所述柔性支链以动平台为中心呈中心对称分布，且四条柔性支链呈90度正交分布；每条柔性支链对应连接一个音圈电机；

每条柔性支链由三个结构完全相同的柔性P单元与一个柔性R单元组成；

所述柔性P单元包含U型支架、第一连接板、第二连接板以及四个弹簧片，U型支架即由底板与两个互相平行的侧板组成；四个弹簧片分别记作第一弹簧片、第二弹簧片、第三弹簧片与第四弹簧片，其中第一弹簧片与第二弹簧片完全相同，第三弹簧片与第四弹簧片完全相同；

第一连接板的一端连接第一弹簧片的一端，第一连接板的另一端连接第二弹簧片的一端，第一弹簧片的另一端连接U型支架开口端的一侧，第二弹簧片的另一端连接U型支架开口端的另一侧，形成凹字型结构；

第二连接板的一端连接第三弹簧片的一端，第二连接板的另一端连接第四弹簧片一端，使第三弹簧片与第四弹簧片平行，形成U字型结构，所述U字型结构的开口端固定在第一连接板的两端之间；

所述柔性R单元由两块完全相同的弹簧片组成，两块弹簧片互相垂直形成三角形结构，与动平台的四周相连；

所述柔性支链中，三个柔性P单元分别记作柔性P单元A、柔性P单元B与柔性P单元C，柔性P单元A与柔性P单元B对称分布在柔性P单元C的两侧，并且柔性P单元A与柔性P单元B的第二连接板分别与柔性P单元C的U型支架的两侧板固定连接；柔性P单元C的U形支架的底板与对应音圈电机的动子固定连接，柔性P单元C的第二连接板通过连接件固定连接柔性R单元中两弹簧片相连接的部分。

2.如权利要求1所述的平面三自由度精密定位平台，其特征是：所述U型支架的两个侧板在开口端分别向内弯曲形成直角，使第一弹簧片与第二弹簧片互相平行。

3.如权利要求1所述的平面三自由度精密定位平台，其特征是：所述平面三自由度精密定位平台还包括线性伺服放大器，用于放大上位机输出至音圈电机的指令信号，产生音圈电机的驱动电流。

4.如权利要求1所述的平面三自由度精密定位平台，其特征是：所述平面三自由度精密定位平台还包括动平台位移传感器，用于采集动平台产生的位移信号。

5.如权利要求4所述的平面三自由度精密定位平台，其特征是：所述位移传感器包括反射镜。

6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的平面三自由度精密定位平台的使用方法，其特征是：沿着以动平台为中心的环绕方向，四个柔性支链分别记为第一柔性支链、第二柔性支链、第三柔性支链与第四柔性支链；与其相对应的音圈电机分别记为第一音圈电机、第二音圈电机、第三音圈电机、第四音圈电机；

对四个音圈电机控制如下：

控制第二音圈电机与第四音圈电机分别伸长和缩短，实现动平台沿X轴正方向的平动；当控制第二音圈电机与第四音圈电机分别缩短与伸长，实现动平台沿X轴负方向平动；

控制第一音圈电机与第三音圈电机分别伸长和缩短，实现动平台沿Y轴负方向平动；当控制第一音圈电机与第三音圈电机分别缩短与伸长，实现动平台沿Y轴正方向平动；

控制四个音圈电机同时伸长，实现动平台在XY平面的顺时针转动；

控制四个音圈电机同时缩短，实现动平台在XY平面的逆时针转动。

7.如权利要求1至5中任一权利要求所述的平面三自由度精密定位平台的控制方法，其特征是：控制器发出指令信号至音圈电机，驱动音圈电机的动子到达指定的位移，传动机构的柔性支链发生弹性变形，将驱动的力和位移传递到动平台，使动平台产生平面三自由度精确运动。

8.如权利要求7所述的平面三自由度精密定位平台的控制方法，其特征是：通过线性伺服放大器将指令信号放大后作用于音圈电机。

9.如权利要求7所述的平面三自由度精密定位平台的控制方法，其特征是：采用激光位移传感器测量动平台的位姿，通过闭环控制算法对动平台的位姿进行实时校正。