[發明專利]一種三棱柱狀張拉整體結構微位移驅動平臺

有效

• 申請號: 201711317023.5
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108080241B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 張立元;朱世新;李松雪;郜志英;殷旭
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種三棱柱狀張拉整體結構微位移驅動平臺，屬于微位移驅動技術領域。該平臺包括頂部、底部兩個三棱柱狀張拉整體結構，兩者由連接平面連接。頂部三棱柱狀張拉整體結構由3根壓電桿、3根彈簧、驅動平面和連接平面組成；底部三棱柱狀張拉整體結構由1根壓電桿、3根金屬桿、3根彈簧、底座和連接平面組成。該平臺能夠實現垂直平移、微旋轉和微傾斜三種位移模式。該裝置單獨實現三種位移模式，不發生相互的干擾，同時還可以實現其協同作用；除此之外，通過施加電壓波形的控制將位移驅動平臺轉換為振動平臺。本發明采用壓電材料和張拉整體結構相結合，實現平臺裝置的微位移變化，具有綜合測量、操作簡單等優點。

技術領域

本發明涉及微位移驅動技術領域，特別是指一種三棱柱狀張拉整體結構微位移驅動平臺。

背景技術

張拉整體結構是一類輕質、網格狀的空間結構體系，由預拉伸的繩單元和預壓縮的桿單元相互連接而成。在沒有任何外部支撐的情況下，靠桿和繩的預應力作用即可保持自身的幾何構型，在受到微小保守力擾動時，總是趨向于恢復到初始的自平衡狀態。傳統的驅動平臺結構復雜，操作繁瑣，位移模式單一。為此，本發明公開一種三棱柱狀張拉整體結構微位移驅動平臺。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種三棱柱狀張拉整體結構微位移驅動平臺。

該平臺包括頂部、底部兩個三棱柱狀張拉整體結構，頂部三棱柱狀張拉整體結構和底部三棱柱狀張拉整體結構由連接平面連接；頂部三棱柱狀張拉整體結構由3根壓電桿、3根彈簧、驅動平面和連接平面組成，3根壓電桿、3根彈簧位于驅動平面和連接平面之間，且用于連接驅動平面和連接平面；底部三棱柱狀張拉整體結構由1根壓電桿、3根金屬桿、3根彈簧、底座和連接平面組成，1根壓電桿、3根金屬桿和3根彈簧位于連接平面和底座之間，且用于連接連接平面和底座。

其中，驅動平面、連接平面和底座均為剛性平面。

桿單元與剛性平面間采用球鉸連接，其中，桿單元包括壓電桿、金屬桿。

壓電桿為由0-150v直流可調電源驅動壓電陶瓷堆棧。

金屬桿為空心桿件。

該位移驅動平臺能夠實現驅動平面的垂直平移、微旋轉和微傾斜。

其中，垂直平移是通過同時驅動頂部三棱柱狀張拉整體結構中的壓電桿兩端同時伸長或縮短，實現在保證結構的驅動平面不發生旋轉情況下完成驅動平面的上升與下降。

微旋轉是通過控制底部三棱柱狀張拉整體結構中心的壓電桿向上伸長或縮短，完成裝置高度的變化，根據張拉整體結構的自身性質，桿單元單向伸長或縮短過程中，會導致張拉整體結構發生旋轉，底部三棱柱狀張拉整體結構的旋轉帶動頂部三棱柱狀張拉整體結構的旋轉，完成頂部三棱柱狀張拉整體結構上端驅動平面的微旋轉。

在微旋轉調節過程中，底部三棱柱狀張拉整體結構壓電桿伸長或縮短的過程會導致底部三棱柱狀張拉整體結構高度的升高或降低，為保證驅動平面垂直位移不變，需同時調整頂部三棱柱狀張拉整體結構壓電桿兩端長度來降低或升高頂部三棱柱狀張拉整體結構高度以進行高度補償。

除此之外，改變底部壓電桿件的初始長度可調節該結構微旋轉的精度和驅動范圍。

微傾斜是通過單獨驅動頂部三棱柱狀張拉整體結構中的一根壓電桿長度完成上端驅動平面的傾斜。

微傾斜是通過單獨驅動頂部三棱柱狀張拉整體結構中的一根壓電桿長度完成上端驅動平面的傾斜。

在微傾斜調節過程中，因張拉整體結構自身性質，驅動平面會發生微旋轉和垂直平移，此時通過調節三棱柱狀張拉整體結構中的壓電桿高度變化，使其發生與驅動平面反向的旋轉角度以進行角度補償，再調節頂部張拉整體結構的壓電桿長度對結構進行高度補償。