[發明專利]一種三自由度微操作機器人

有效

• 申請號: 201510360151.2
• 申請日: 2015-06-26
• 公開（公告）號: CN104999452B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 李威;魏華賢;劉玉飛;王禹橋;楊雪鋒;范孟豹;路恩;徐晗;鞠錦勇;盛連超;董事;須曉鋒
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所 32205
• 代理人: 華德明

技術領域

本發明涉及一種微操作機器人，具體是一種三自由度微操作機器人，屬于微電子機械系統（MEMS）技術領域。

背景技術

精密微操作機器人在光電子工程、生命科學、半導體制造與檢測、航空航天、精密加工等高科技領域中具有廣闊的應用前景，為了獲得微米甚至亞納米級的定位分辨率，傳統鉸鏈已被無間隙、無摩擦、無需潤滑、無沖擊的柔性鉸鏈所取代，并聯機構具有結構緊湊、運動鏈短、剛度高和承載能力大等優點，因此是微操作機器人的優選構型。

目前，國內的哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、燕山大學、華南農業大學等高校，國外的韓國先進科技學院、國立首爾大學等高校，研制出了一系列三自由度柔性并聯微操作機器人，但這些微操作機器人存在空間結構復雜，整塊加工制造難度大，各運動自由度不解耦等問題。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種三自由度微操作機器人，其能夠精密平穩的實現兩個空間微轉動及一個微平動，具有結構簡單、易于整塊加工制造、運動解耦等優點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種三自由度微操作機器人，它包括：

底部基座、上部動平臺以及連接兩者三條結構相同的平面運動支鏈；

所述每條平面運動支鏈中的曲線軸柔性鉸鏈上端與動平臺連接，下端與杠桿臂連接；

所述杠桿臂左側通過單軸柔性鉸鏈Ⅰ與基座連接、下方通過單軸柔性鉸鏈Ⅱ與微位移驅動器的驅動端連接；

其中，所述單軸柔性鉸鏈Ⅰ與單軸柔性鉸鏈Ⅱ?的轉軸軸線相互平行且不重合，從而使單軸柔性鉸鏈Ⅰ、單軸柔性鉸鏈Ⅱ及杠桿臂共同構成平面杠桿機構。

所述的單軸柔性鉸鏈Ⅰ與單軸柔性鉸鏈Ⅱ結構尺寸完全相同；

所述單軸柔性鉸鏈Ⅰ的轉軸軸線與曲線軸柔性鉸鏈的曲線軸所在平面垂直，從而使單個平面運動支鏈可置于一個平面內。

所述三條結構相同的平面運動支鏈以并聯形式連于動平臺與基座之間，三條結構相同的平面運動支鏈相對動平臺的中心軸成軸對稱布置。

本發明為整體加工成型的非組裝件。

所述平面運動支鏈為一次切割的一體成型結構。

與現有的三自由度微操作機器人相比：本發明能夠精密平穩的實現兩個空間微轉動及一個微平動；

并且采用了曲線軸柔性鉸鏈：既能保證機構的空間三維微運動，又能實現各平面運動支鏈的一次加工制造；

單軸柔性鉸鏈Ⅰ、單軸柔性鉸鏈Ⅱ及杠桿臂共同構成平面杠桿機構；，且三條支鏈可緊湊布置，使得微操作機器人具有結構簡單、易于整塊加工制造、運動解耦及大行程等優點，可廣泛應用在光電子工程、生命科學、半導體制造與檢測、航空航天、精密加工等高科技領域中。

附圖說明

圖1是本發明結構整體結構示意圖；

圖2是本發明結構前視圖。

圖中：1、基座，2、動平臺，3、平面運動支鏈，4、曲線軸柔性鉸鏈，5、杠桿臂，6、單軸柔性鉸鏈Ⅰ，7、單軸柔性鉸鏈Ⅱ，8、驅動端，9、微位移驅動器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

其中，本發明以附圖2為基準，附圖2的左、右、上、下、中心為本發明的左、右、上、下、中心。應注意到的是：除非另外具體說明，否則本實施例中闡述的部件的相對布置、數值等不限于本發明的范圍。

本發明為一種三自由度微操作機器人，它包括：

底部基座1、上部動平臺2以及連接兩者三條結構相同的平面運動支鏈3；三條結構相同的平面運動支鏈3以并聯形式連于動平臺2與基座1之間、相對動平臺2的中心軸成軸對稱布置；

所述每條平面運動支鏈3中的曲線軸柔性鉸鏈4上端與動平臺2連接，下端與杠桿臂5連接；

所述杠桿臂5左側通過單軸柔性鉸鏈Ⅰ6與基座1連接、下方通過單軸柔性鉸鏈Ⅱ7與微位移驅動器9的驅動端8連接；

其中，所述單軸柔性鉸鏈Ⅰ6與單軸柔性鉸鏈Ⅱ7的轉軸軸線相互平行且不重合，從而使單軸柔性鉸鏈Ⅰ6、單軸柔性鉸鏈Ⅱ7及杠桿臂5共同構成平面杠桿機構。

進一步，單軸柔性鉸鏈Ⅰ6與單軸柔性鉸鏈Ⅱ7結構尺寸完全相同；

所述單軸柔性鉸鏈Ⅰ6的轉軸軸線與曲線軸柔性鉸鏈4的曲線軸所在平面垂直，從而使單個平面運動支鏈可置于一個平面內，各平面運動支鏈3均可通過一次加工制造獲得的一體成型結構，這樣非常便于實現機器人本體的整塊加工制造獲得，不需各零部件分別加工后組裝。