[实用新型]一种新型大行程柔顺并联微定位平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及微定位平台装置，更具体地说，涉及一种大行程柔顺并联微定位平台。

背景技术

在目前在许多机械设计系统中，刚性结构是必要的，但是为了获得在生物中所见到的如延长构件寿命和减少装配等优点，许多设备设计得既柔又刚，因此，采用柔顺关节是机械设计中利用柔性获得某些优越性的一种途径。在另一方面，并联机构因其拥有多支机构和固定驱动而在高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到了广泛应用。

随着柔顺并联机构在微电子学、微型机械和超精密加工领域有着越来越重要的应用，柔顺并联机构是实现精密定位和微位移的关键技术之一，高性能的柔顺并联机构能够提供精确的定位和精细的运动，精密定位技术已引起世界上许多国家的重视。

然而柔顺并联机构技术也面临诸多挑战，一方面柔顺关节由于自身变形限制导致工作空间局限，限制在立方微米级的空间范围内，同时又涉及到柔顺关节的合理设计和柔顺并联机构的合理布局等问题。因此，当前在微机电系统和精密机械领域中，迫切需要新型柔顺结构来提高其运动精度和行程，代替传统柔顺机构的局限性，提高工作精度和行程。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种结构简单以及可实现操作空间转动和上下移动的新型大行程柔顺并联微定位平台；该柔顺并联微定位平台解决了现有并联微定位平台由于自身变形量小导致工作空间受限的问题，从而有效提高微定位平台的变形量以获得尽量大的行程。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种新型大行程柔顺并联微定位平台，其特征在于：包括动平台、定平台、设置在定平台上的驱动装置和若干条用于连接定平台和动平台的运动支链；所述动平台位于定平台上方；若干条所述运动支链均匀分布在动平台侧部，每条运动支链的一端与驱动装置连接，另一端与动平台连接；每条所述运动支链由刚性构件和柔顺关节连接组成。

在上述方案中，本实用新型通过定平台上的驱动装置驱动运动支链，实现定平台与动平台之间的传递，从而使得在定平台上方的动平台实现转动和上下移动。由于每条运动支链由刚性构件和柔顺关节连接组成，可大大增加变形量以解决工作空间受限的问题，从而有效提高微定位平台的变形量以获得尽量大的行程，使得该动平台的行程能达到mm(立方毫米)级别。

每条所述运动支链由刚性构件和柔顺关节连接组成是指：每条所述运动支链包括若干个刚性构件，每个刚性构件之间通过柔顺关节连接；

所述运动支链两端的刚性构件分别连接有柔顺关节，运动支链两端的刚性构件分别通过柔顺关节与动平台和驱动装置连接。本实用新型每条运动支链的移动副是动平台的主动输入。

每条运动支链中相邻柔顺关节的开口朝向相反。若相邻的柔顺关节开口朝向一致，容易发生变形耦合的状况，因此，该设计可有效避免与相邻的柔顺关节发生变形耦合，来获得较大的变形量。

每条所述运动支链中刚性构件的倾斜部均与定平台的平面呈60°。本实用新型刚性构件的倾斜部与定平台的平面呈60°不仅使得该微定位平台布置更合理，而且可进一步得到较大的变形量，使得该微动平台有更佳的传动性能。

本实用新型包括三条用于连接定平台和动平台的运动支链，每条运动支链包括刚性构件一、刚性构件二和刚性构件三；刚性构件一和刚性构件二之间通过柔性关节二连接，刚性构件二和刚性构件三之间通过柔性关节三连接；

所述运动支链两端的刚性构件一和刚性构件三分别连接有柔顺关节一和柔顺关节四，运动支链两端的刚性构件一和刚性构件三分别通过柔顺关节一和柔顺关节四与动平台和驱动装置连接。

本实用新型的微定位平台采用三条运动支链可实现动平台X、Y轴的转动以及Z轴的上下移动，以实现动平台的三自由度运动。而每条运动支链的三个刚性构件作为三个移动副，三个移动副作为动平台的主动输入。当对一条运动支链或两条运动支链通过驱动装置施加微位移时，能够实现动平台X、Y轴的转动；对三条运动支链同时施加微位移时，能够实现动平台Z轴的上下移动，即整体来说可以实现动平台的三自由度的运动。

当驱动装置施加微位移时，所产生的力将传递到柔顺关节四处，利用其大变形的特性，从而通过刚体构件三、刚体构件二和刚体构件一，最后由柔顺关节一传递到动平台，引起动平台的运动。动平台X、Y轴的转动以及Z轴的上下移动均是由于各运动支链的柔顺关节与刚体构件的组合布局以通过力或位移的传递而产生的。