[發明專利]一種六自由度微位移壓電驅動調節裝置及調節方法

有效

• 申請號: 201711207896.0
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN107863901B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 韓文文;徐明龍;肖瑞江;王源
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02;H02N2/04;H02N2/10;H02N2/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

一種六自由度微位移壓電驅動調節裝置及調節方法，該裝置由底部XYθ_Z調節機構，串聯在XYθ_Z調節機構上的θ_Xθ_YZ調節機構，和頂部載物臺組成；XYθ_Z調節機構由底座，水平固支在底座且中心反對稱布置的四個菱形位移放大驅動機構，以及與驅動機構通過柔性鉸鏈連接的承載臺組成；θ_Xθ_YZ調節機構由垂直固支在承載臺且中心反對稱布置的四個菱形位移放大驅動機構組成；對XYθ_Z調節機構X(或Y)方向的一對壓電堆施加差分電壓，可實現平臺X(或Y)軸平動；兩對壓電堆施加相同電壓，可實現平臺Z軸轉動；對θ_Xθ_YZ調節機構X和Y方向上兩對壓電堆分別施加差分電壓，可實現平臺X(或Y)軸轉動；兩對壓電堆施加相同電壓，可實現平臺Z軸平動。本發明結構緊湊，控制簡便，無摩擦，可實現六自由度高精度調節。

技術領域

本發明屬于精密儀器技術領域，具體涉及一種基于壓電陶瓷驅動的六自由度微位移壓電驅動調節裝置及調節方法。

技術背景

隨著航天工程等學科的迅速發展，高精度姿態調節機構在目標掃描探測、跟蹤、瞄準以及天文望遠鏡、圖像穩定控制、航天器通訊精確指向等方面得到了廣泛應用，并發揮著日益重要的作用。

以音圈電機為核心器件的電磁類作動裝置，往往具有體積大，工作時有電磁泄漏，且位置保持時功耗大、發熱嚴重等不足。

基于傳統摩擦鉸鏈的連接方式，存在傳動精度低、器件磨損，以及為了減少磨損而采用潤滑導致的器件污染。

壓電作動器具有尺寸小、重量輕、功耗低、響應快、作動精度高、輸出力大、發熱小等特點，廣泛應用于高精度調節和作動機構中。

基于柔性鉸鏈的傳動基于結構的彈性變形，傳動精度高，無摩擦，無需潤滑等優點。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種六自由度微位移壓電驅動調節裝置及調節方法，能夠使所驅動目標實現三軸轉動和三軸平動解耦控制；該裝置具有重量輕、無機械摩擦、分析和控制簡單、能快速響應的特點。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種六自由度微位移壓電驅動調節裝置，包括由底座1，中心反對稱布置且固支在底座1的第一菱形位移放大驅動機構3、第二菱形位移放大驅動機構4、第三菱形位移放大驅動機構5和第四菱形位移放大驅動機構6，以及同第一菱形位移放大驅動機構3、第二菱形位移放大驅動機構4、第三菱形位移放大驅動機構5、第四菱形位移放大驅動機構6用雙軸柔性鉸鏈連接的承載臺2組成的XYθ_Z調節機構；由中心反對稱布置且固支在承載臺2上的第五菱形位移放大驅動機構7、第六菱形位移放大驅動機構8、第七菱形位移放大驅動機構9和第八菱形位移放大驅動機構10組成的θ_Xθ_YZ調節機構；以及θ_Xθ_YZ調節機構上端同第五菱形位移放大驅動機構7、第六菱形位移放大驅動機構8、第七菱形位移放大驅動機構9和第八菱形位移放大驅動機構10用雙軸柔性鉸鏈連接的載物臺11，所述載物臺11上表面為物體安裝平面，形狀根據對象設定；

所述XYθ_Z調節機構中，承載臺2嵌套在底座1內部，承載臺2中心同底座1內壁等距且與內壁之間留有作動間隙；第一菱形位移放大驅動機構3水平安裝在底座1的驅動平臺1-11上，其一端固定在底座1的限位板1-12上的限位槽1-13中，另一端作為位移輸出端經過底座1的限位孔1-14與承載臺2通過雙軸柔性鉸鏈一體化連接；第二菱形位移放大驅動機構4、第三菱形位移放大驅動機構5和第四菱形位移放大驅動機構6同底座1及承載臺2的安裝方式與第一菱形位移放大驅動機構3相同；