[发明专利]一种两自由度柔性并联微操作器

摘要

本发明公开一种两自由度柔性并联微操作器，基于压电陶瓷驱动，其特征在于该微操作器主要包括一个执行末端、三个柔性支链、一个刚性支撑架和二个压电陶瓷驱动器；所述刚性支撑架为中空的矩形框架结构，内部左右对称中线位置有一个向所述刚性支撑架内部的梯形突起，所述执行末端和所述三个柔性支链分布于刚性支撑架的内部，所述执行末端位于所述刚性支撑架内部的中上方，其左右两侧分别对称连接结构完全相同的第一、第二柔性支链，其下方连接第三个柔性支链；所述第三柔性支链上方与所述执行末端的正下方连接，下方与所述刚性支撑架的梯形突起连接，其左右对称中线与所述刚性支撑架左右对称中线重合。

主权项

一种两自由度柔性并联微操作器，基于压电陶瓷驱动，其特征在于该微操作器主要包括一个执行末端、三个柔性支链、一个刚性支撑架和二个压电陶瓷驱动器；所述刚性支撑架为中空的矩形框架结构，内部左右对称中线位置有一个向所述刚性支撑架内部的梯形突起，所述执行末端和三个柔性支链分布于刚性支撑架的内部；所述执行末端位于所述刚性支撑架内部的中上方，其左右两侧分别对称连接结构完全相同的第一、第二柔性支链，其下方连接第三个柔性支链；第一柔性支链对称分布于刚性支撑架左右对称中线的左侧，其左下侧末端与刚性支撑架的左下方内壁相连，其右下侧末端与刚性支撑架左右对称中线下方左侧内壁相连，第二柔性支链对称分布于刚性支撑架左右对称中线的右侧，连接方式与第一柔性支链相同；所述第三柔性支链上方与执行末端的正下方连接，下方与所述刚性支撑架的梯形突起连接，其左右对称中线与刚性支撑架左右对称中线重合；所述执行末端为立方体短横梁结构，位于刚性支撑架内部上方位置，其中线与刚性支撑架左右对称中线重合，所述执行末端左侧与所述第一柔性支链相连，右侧与所述第二柔性支链相连，正下方与所述第三柔性支链相连；所述第一柔性支链位于刚性支撑架内部左侧，第一柔性支链下方两个末端分别与所述刚性支撑架内壁相连，上方一个末端与所述执行末端连接，第一柔性支链由三个横梁和两个竖梁构成，所述两个竖梁均为立方体结构，左侧为长竖梁，右侧为短竖梁；所述三个横梁均为立方体结构，并且自上而下等间距分布，分别与所述长竖梁一一相连，所述上横梁位于所述长竖梁的上方右侧，上横梁左侧末端与所述长竖梁的右端面连接，上横梁右侧末端与所述执行末端连接，上横梁右侧末端靠近与执行末端相连位置开有第一组半圆凹槽；所述中横梁位于所述长竖梁的中部右侧，中横梁左侧末端与长竖梁的右端面连接，右侧末端与短竖梁连接，中横梁左侧末端靠近与长竖梁相连位置开有第二组半圆凹槽；所述下横梁位于长竖梁的下方左侧，下横梁右侧末端与长竖梁的左端面连接，下横梁左侧末端以赫兹接触方式与所述压电陶瓷驱动器头部相抵，下横梁右侧末端靠近与长竖梁相连位置开有第三组半圆凹槽，下横梁左侧末端的上、下端面上分别向外延伸两个尺寸一致的柔性薄片，位于上端面的两个柔性薄片的上方末端与刚性支撑架的内壁相连，位于下端面的所述两个柔性薄片的下方末端与刚性支撑架的内壁相连，所述第一、第二、第三组半圆凹槽的凹槽形状一致，每一组的上、下两个半圆凹槽均对称分布于所述三个横梁的上、下两端面上，所述短竖梁上方末端与中横梁下端面相连，短竖梁下方末端开有第四组半圆凹槽，所述第四组半圆凹槽的左、右两个半圆凹槽形状一致，对称分布于所述短竖梁的左、右两端面上，短竖梁的下端连接于所述刚性支撑架内壁上；所述第二柔性支链位于刚性支撑架内部右侧，其结构与第一柔性支链相同，并左右对称分布在刚性支撑架对称中线的两侧； 所述第三柔性支链位于所述执行末端的正下方，左右对称中线与所述刚性支撑架左右对称中线重合，所述第三柔性支链由一个刚性”U”形架和一个双四杆柔性机构组成，所述刚性”U”形架下方沿左右对称中线向下延伸出一段竖直梁，在延伸竖直梁开有第十七组半圆凹槽，第十七组半圆凹槽的左、右两个半圆凹槽形状完全一致，对称分布于延伸竖直梁的左、右两端面上，延伸竖直梁的下端与所述刚性支撑架梯形突起结构连接，所述双四杆柔性机构位于刚性”U”形架内部，双四杆柔性机构包括一个刚性竖梁和四个结构完全一致的柔性横梁，刚性竖梁沿着所述刚性支撑架左右对称中线设置；所述刚性竖梁与刚性”U”形架左侧内壁之间自上而下分布两个柔性横梁，所述的两个柔性横梁上均从左至右依次开有半圆凹槽，上柔性横梁从左至右依次开有第九组半圆凹槽，第十组半圆凹槽，下柔性横梁从左至右依次开有第十一组半圆凹槽和第十二组半圆凹槽，每一组的上、下两个半圆凹槽对称分布于柔性横梁的上、下两端面上，所述的四组半圆凹槽的凹槽形状一致，并相对于各自所在柔性横梁的中线上下对称分布；所述刚性竖梁与所述刚性“U”形架右侧内壁之间自上而下分布也两个柔性横梁，其形状结构与所述左侧内壁之间自上而下分布两个柔性横梁的形状结构完全相同；所述压电陶瓷驱动器包括左、右两个压电陶瓷驱动器，两者均水平放置于第一、第二柔性支链和刚性支撑架之间，左压电陶瓷驱动器设计在刚性支撑架左下方端角位置，头部向右以赫兹接触方式顶在第一柔性支链的左下方末端，尾部顶在刚性支撑架内壁上，并通过左螺纹孔和左螺栓与刚性支撑架刚性连接；右压电陶瓷驱动器结构与连接方式与所述左压电陶瓷驱动器相同，对称设计在刚性支撑架右下方端角位置。