[发明专利]两级压电驱动微纳定位平台

说明书

本发明公开了一种两级压电驱动微纳定位平台，包括基座、一级运动平台、一级运动平台柔顺机构、二级运动平台、二级运动平台运动导向机构和压电陶瓷驱动器；所述一级运动平台通过所述一级运动平台柔顺机构装配于所述基座中，所述一级运动平台柔顺机构包括一级运动平台位移放大机构和一级运动平台运动导向机构；所述二级运动平台通过所述二级运动平台运动导向机构装配于一级运动平台中；所述压电陶瓷驱动器包括一级运动平台压电陶瓷驱动器和二级运动平台压电陶瓷驱动器，所述一级运动平台压电陶瓷驱动器和所述二级运动平台压电陶瓷驱动器分别驱动所述一级运动平台和所述二级运动平台。

技术领域

本发明涉及微纳精密定位领域，具体涉及一种两级压电驱动的大行程微纳定位平台。

背景技术

随着微电子工程，精密加工和超精密加工技术，生物医学工程、精密光学工程等科学技术的快速发展，在众多领域都迫切需要微米级，甚至是亚纳米级位移分辨率的精密定位系统。微纳定位平台是具有微/纳米定位分辨率和精度的定位装置，是精密技术的重要组成部分，具有广阔的应用前景和重要的研究价值。

由于压电陶瓷驱动器具有分辨率高、频率响应快、无摩擦、不受磁场干扰和无需润滑等诸多优点而被广泛应用于微纳定位技术中。但是，压电陶瓷驱动器存在的一些缺点也限制了它进一步的发展与应用。如压电陶瓷驱动器输出位移小，通常需要设计位移放大机构放大压电陶瓷驱动器输出位移，以满足需要较大定位行程的应用场合，而定位台定位行程与定位精度、定位速度三者之间相互联系，相互制约。一些应用场合需要定位系统具有大定位行程的同时，还需具备快速定位或高精度定位等能力，另外某些应用场合同时对定位平台空间大小有一定限制。

现代科学技术和工业的不断发展也对微纳定位系统的定位行程、定位精度和定位速度提出了越来越高的要求。因此，解决定位平台大行程与高精度、高定位速度之间的矛盾，研制具有新型机构形式的大行程、高精度、高定位速度结构紧凑的定位平台，具有重要的理论意义和实用价值。

实用新型内容

本发明提供了一种具有两级定位结构，以压电陶瓷驱动器驱动，结构紧凑的单自由度大行程微纳定位平台，解决目前大行程微纳定位平台定位速度低、定位精度达不到要求和体积大等问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：两级压电驱动微纳定位平台，包括基座、一级运动平台、一级运动平台柔顺机构、二级运动平台、二级运动平台运动导向机构和压电陶瓷驱动器；

所述一级运动平台通过所述一级运动平台柔顺机构装配于所述基座中，所述一级运动平台柔顺机构包括一级运动平台位移放大机构和一级运动平台运动导向机构；

所述二级运动平台通过所述二级运动平台运动导向机构装配于一级运动平台中；

所述压电陶瓷驱动器包括一级运动平台压电陶瓷驱动器和二级运动平台压电陶瓷驱动器，所述一级运动平台压电陶瓷驱动器和所述二级运动平台压电陶瓷驱动器分别驱动所述一级运动平台和所述二级运动平台。

进一步的，所述一级运动平台位移放大机构为一柔性八杆放大机构，所述柔性八杆放大机构包括两输入端臂和两输出端臂；所述一级运动平台压电陶瓷驱动器安装于所述两输入端臂中间；一输出端臂与基座连接，另一输出端臂与所述一级运动平台连接。

进一步的，所述一级运动平台运动导向机构为半圆柔性铰链组成的复合平行四杆机构，沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，连接于所述基座和所述一级运动平台之间。

进一步的，所述二级运动平台运动导向机构由多组柔性板簧组成，柔性板簧沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动中心轴线对称分布，每个板簧一端与所述二级运动平台连接，另一端与一级运动平台连接；所述二级运动平台压电陶瓷驱动器沿所述两级压电驱动微纳定位平台运动轴线安装于所述一级运动平台和所述二级运动平台之间。