[发明专利]液压伺服系统与压电陶瓷驱动器共同驱动的并联机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种宏微混合驱动的并联机构，具体涉及一种液压伺服系统与压电陶瓷驱动器共同驱动，可以在平面内实现大范围高精度的三轴平面并联机构。

背景技术

随着现代科学技术的不断发展，精密加工与精密测量、航空航天宇航技术、生物医学工程、微电子工程等各个领域，对定位装置的行程和精度提出了更高的要求，如在国防工业中大量复杂自由曲面零部件的加工与测量等，如在工业自动化中半导体、平板显示器等加工，如在IC制造中芯片光刻与封装等都需要大范围高精度的快速响应实时连续可调的精密定位装置。因此大范围纳米定位技术在现代科学技术中起到十分关键的作用，也是近年来精密工程领域的研究热点之一。

与串联机构相比，并联机构具有结构刚度高，承载能力强、精度高、结构紧凑等特点得到了越来越广泛的应用。近年来，以并联机构学为理论依据的智能机器人及数控加工技术等已成为当前新的研究热点，并被认为是21世纪极具发展前景的先进技术之一。因此，开发具有大行程高精度定位的并联机构具有重大的意义。

与电气和气动驱动方式相比，液压伺服驱动机构具有刚度大、结构紧凑、体积小、重量轻、加速性好等特点。因此，目前并联机构大多采用液压伺服驱动方式。但这种驱动方式的并联机构存在着重复定位精度差的缺点，一般为微米级。为了满足高精度纳米级的定位需求，出现了并联微动机构。由于压电陶瓷具有体积小，分辨率高且容易控制等优点，国内外不少学者研究基于压电陶瓷微位移驱动器的并联微动机构以满足高精度微位移和微运动的要求。其中，德国PI公司生产的压电六轴并联微动机构已经系列化和商业化。

并联微动机构虽然具有很高的定位精度，但是其运动范围较小，这极大限制了其实际工程应用。因此，国内外学者将宏/微混合驱动的技术应用到并联机构，研究混合驱动的大范围高精度并联机构。

目前，有各种对宏微混合驱动并联机构的研究，如中国发明专利申请公开说明书200410011628.8 “六自由度宏微双驱动纳米级定位大行程柔性并联机器人”，(此处有误，也没查到该专利)宏驱动采用直线音圈电机结合驱动，微驱动采用压电陶瓷驱动器的平面定位平台；中国发明专利申请公开说明书CN1562578A “六自由度宏/微双重驱动纳米级定位大行程柔性并联机器人”，宏驱动采用压电马达驱动，微驱动采用压电陶瓷，能在厘米级的运动范围内得到纳米级的分辨率和运动精度；中国发明专利申请公开说明书CN1731081A“宏/微双重驱动的大行程高速纳米级精度的平面定位系统”，宏驱动采用音圈电机，微驱动采用压电陶瓷驱动器。

液压伺服系统响应速度快，控制精度高、易于实现直线运动的速度位移及力控制等特点适用于大行程的控制系统。因此，结合液压伺服技术与压电技术独特的优点并应用到并联机构中，可以开发出一种大行程高精度定位的并联机构，这也是本发明专利的出发点。

如何解决大范围和高精度定位之间的矛盾，实现大范围运动系统的高精度定位已成为当今精密加工和精密测量等领域急需解决的重要关键技术之一。采用单一驱动方式如电机、液压与气动等的并联机构，虽然可以实现大范围运动，但是其定位精度低，一般为微米级；而采用如压电陶瓷驱动器等的并联微动机构能满足高精度的定位要求，但运动范围微小。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明立足于解决上述矛盾，提供一种可以实现大范围精密定位的宏微混合驱动的并联机构。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种液压伺服系统与压电陶瓷驱动器共同驱动的并联机构，包括：动平台、设置在动平台底部的动平台万向轮，和动平台均匀对称连接的三组相同的支链；

每组支链依次包括：用于与动平台连接的第一连接组件、压电陶瓷驱动器、用于液压缸与压电陶瓷驱动器连接的第二连接组件、液压缸位移输出端与定平台的第三连接组件、液压缸、连接件、第二万向轮；第一连接组件与第三连接组件侧边通过光栅传感器连接组件连接固定。

所述的液压伺服系统与压电陶瓷驱动器共同驱动的并联机构，其特征在于：所述三组相同的支链通过第一连接组件均匀布置连接在动平台上。

所述的液压伺服系统与压电陶瓷驱动器共同驱动的并联机构，其特征在于：所述液压缸非位移输出端通过连接件与第二万向轮连接；所述第二万向轮设置在连接件的底部。