[發明專利]一種部分解耦的平面三自由度并聯精密定位平臺

有效

• 申請號: 201210335180.X
• 申請日: 2012-09-11
• 公開（公告）號: CN102878394A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 張憲民;梁經倫;鄺泳聰;虞召源;歐陽高飛
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F16M11/06
• 分類號: F16M11/06;F16M11/18
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及位置調整機構，尤其涉及一種部分解耦的平面三自由度并聯精密定位平臺。

背景技術

精密定位平臺在微電子、精密加工等領域具有廣泛需求。目前廣泛應用的精密定位平臺可分為串聯平臺和并聯平臺兩大類。串聯平臺每一方向的運動都由一套獨立的驅動裝置控制，因而控制容易，但其結構龐大、安裝繁瑣、底層自由度受力大，易磨損變形。相比串聯平臺，并聯平臺具有無累積誤差、精度高、動態響應快、結構緊湊、剛度好等優點。因此并聯平臺更能滿足精密定位的要求。

一般用于精密定位的平面三自由度并聯定位平臺是一種3-PRP（3表示自由度數，P表示移動副，R表示旋轉副）并聯結構，其結構如圖1所示。這種定位平臺克服了串聯平臺結構復雜、動態響應性差等缺點，但這種設計使動平臺X、Y、Theta（轉動）運動高度耦合：當平臺轉過一定角度時，兩個平動運動中任意一個運動，都會引起另外一個平動運動的從動。由于輸入的高度耦合，各運動的輸入誤差不僅影響其驅動方向的位置精度，還影響其耦合方向的位置精度，誤差因而被放大；同時，輸入耦合使3-PRP并聯平臺運動學求解復雜，運動控制繁瑣。

發明內容

本發明的目的在于克服現有3PRP并聯平臺耦合性強、精度較低、運動學求解復雜等問題，提供了一種部分解耦的平面三自由度并聯精密定位平臺，充分滿足了定位平臺的高精度的要求。

本發明通過下述技術方案實現：

一種部分解耦的平面三自由度并聯精密定位平臺，包括動平臺、定平臺，在動平臺與定平臺之間安裝三組結構相同的驅動支路，每組驅動支路包括依次按照第一移動副、第二移動副、旋轉副聯接形成PPR的驅動鏈。

PPR驅動鏈，即第一移動副的導軌與定平臺固接，第二移動副的導軌與第一移動副的滑塊固接，旋轉副的轉動鉸鏈一端聯接第二移動副的滑塊上，另一端固接動平臺。

這三組結構相同的驅動支路分為，兩組平行設置的Y向驅動支路和一組與Y向相垂直設置的X向驅動支路；即Y向驅動支路第一移動副的運動方向平行于Y軸，X向驅動支路第一移動副的運動方向垂直于Y軸。

動平臺的邊緣與定平臺之間加裝彈簧，彈簧的拉伸方向與水平面平行。

定位平臺還加裝有輸入光柵閉環反饋裝置。

本發明與現有的技術相比具有以下優點：

1、可以實現平面內正交方向的移動及垂直該平面的轉動。

2、運動輸入部分解耦，X向（Y向）的運動輸入不會引起Y向（X向）從動。運動學求解簡單，運動控制方便，精度高。

3、三條驅動支路結構相同，結構簡單，設計安裝較方便。

4、三組驅動支路支撐動平臺，不需要輔助支撐，節省成本。

5、動平臺的邊緣與定平臺之間加裝彈簧，具有彈簧預緊，并裝有輸入光柵閉環反饋裝置，進一步提高定位精度。

本發明簡便易行的技術手段，克服了現有并聯機構運動耦合、運動學求解復雜、設計加工繁瑣等缺點，可以滿足精密定位平臺高精度的要求，在精密加工、微電子制造等領域具有廣闊的應用前景。

附圖說明

圖1為現有技術平面三自由度并聯定位平臺結構示意圖。

圖2為本發明部分解耦的平面三自由度并聯精密定位平臺結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明作進一步具體詳細描述。

實施例

如圖2所示。本發明部分解耦的平面三自由度并聯精密定位平臺，包括動平臺、定平臺，在動平臺與定平臺之間安裝三組結構相同的驅動支路，其中：每組驅動支路包括依次按照第一移動副3、第二移動副4、旋轉副4-1聯接形成的PPR驅動鏈，即第一移動副3的導軌3-1與定平臺2固接，第二移動副4的導軌4-2與第一移動副3的滑塊固接，旋轉副4-1的轉動鉸鏈一端聯接第二移動副4的滑塊上，另一端固接動平臺1。

需要說明的是，這三組結構相同的驅動支路分為，兩組平行設置的Y向驅動支路11、12和一組與Y向相垂直設置的X向驅動支路13；即Y向驅動支路11、12的第一移動副的運動方向平行于Y軸，X向驅動支路13第一移動副的運動方向垂直于Y軸。

動平臺1的邊緣與定平臺2之間加裝彈簧（圖中未示出），彈簧的拉伸方向與水平面平行，消除旋轉副的偏心間隙和移動副（第一移動副3、第二移動副4）的法向間隙，提高定位精度。

定位平臺還加裝輸入光柵閉環反饋裝置（圖中未示出），用于檢測實際輸入量并進行補償，提高輸入精度，從而改善平臺定位精度。

下面結合圖2，具體說明本專利的動作機理