[发明专利]一种两自由度压电驱动平台及其设计方法

权利要求书

1.一种两自由度压电驱动平台，其特征在于，所述两自由度压电驱动平台包括支链l1、支链l2和支链l3，所述支链l1的A1处与定平台(1)固定连接，所述支链l1的B1处通过球副S1与动平台(2)相连接，所述支链l2的A2处通过虎克铰U与定平台(1)相连，所述支链l2的B2处通过球副S2与动平台(2)相连，所述支链l3的A3处通过转动副R与定平台(1)连接，所述支链l3的B3处通过球副S3与动平台(2)相连接，所述支链l3的中间套接移动副P。

2.根据权利要求1所述一种两自由度压电驱动平台，其特征在于，所述支链l2的A2处的虎克铰U、支链l3的A3处的转动副R分别有一个转动中心轴线过A1处的中心。

3.根据权利要求1所述一种两自由度压电驱动平台的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：

步骤1：对压电驱动平台计算自由度；

步骤2：基于步骤1的自由度进行运动学分析；

步骤3：基于步骤2的运动学分析建立约束方程：

步骤4：基于步骤3的约束方程确定位置矢量；

步骤5：根据步骤4的位置矢量确定支链长度；

步骤6：由步骤5的支链长度确定步骤2的运动学方程；

步骤7：求解步骤6的运动学方程，验证压电驱动平台无奇异。

4.根据权利要求1所述一种两自由度压电驱动平台的设计方法，其特征在于，所述步骤1对压电驱动平台计算自由度具体为，

采用K-G公式计算自由度：

式中：n为构件数；m为运动副数；为个运动副自由度之和。

分析该UPS-RPS-S并联结构可知n＝6，g＝7，则有

F＝6(6-7-1)+14＝2

即该机构自由度为2。

5.根据权利要求1所述一种两自由度压电驱动平台的设计方法，其特征在于，所述步骤2基于步骤1的自由度进行运动学分析具体为，

采用RPY角的描述方式进行运动学分析，并建立如下坐标系：

定坐标系为A，即o-x₁y₁z₁，其中x₁轴为A₁→A₂，y₁轴为A₁→A₃，z₁轴通过右手定则确定；

动坐标系为B，即o-x₂y₂z₂，其中x₂轴为B₁→B₂，y₂轴为B₁→B₃，z₂轴通过右手定则确定。

6.根据权利要求1所述一种两自由度压电驱动平台的设计方法，其特征在于，所述步骤3基于步骤2的运动学分析建立约束方程具体为，

支链l₁和支链l₂所形成的平面的法线与x₁轴垂直；支链l₁和支链l₃所形成的平面的法线与y₁轴垂直，且支链l₁和支链l₂所形成的平面与支链l₁和支链l₃所形成的平面垂直；则建立如下约束方程：

(l₁×l₂)·(1,0,0)＝0

(l₁×l₃)·(0,1,0)＝0

(l₁×l₂)·(l₁×l₃)＝0

通过约束方程可知，该机构限制动平台绕z轴旋转。