[發(fā)明專(zhuān)利]一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711317023.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108080241B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張立元;朱世新;李松雪;郜志英;殷旭
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B06B1/06
• 分類(lèi)號(hào): B06B1/06
• 代理公司: 北京市廣友專(zhuān)利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，屬于微位移驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域。該平臺(tái)包括頂部、底部?jī)蓚€(gè)三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)，兩者由連接平面連接。頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由3根壓電桿、3根彈簧、驅(qū)動(dòng)平面和連接平面組成；底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)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(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)垂直平移、微旋轉(zhuǎn)和微傾斜三種位移模式。該裝置單獨(dú)實(shí)現(xiàn)三種位移模式，不發(fā)生相互的干擾，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)其協(xié)同作用；除此之外，通過(guò)施加電壓波形的控制將位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)平臺(tái)。本發(fā)明采用壓電材料和張拉整體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)裝置的微位移變化，具有綜合測(cè)量、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微位移驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)

張拉整體結(jié)構(gòu)是一類(lèi)輕質(zhì)、網(wǎng)格狀的空間結(jié)構(gòu)體系，由預(yù)拉伸的繩單元和預(yù)壓縮的桿單元相互連接而成。在沒(méi)有任何外部支撐的情況下，靠桿和繩的預(yù)應(yīng)力作用即可保持自身的幾何構(gòu)型，在受到微小保守力擾動(dòng)時(shí)，總是趨向于恢復(fù)到初始的自平衡狀態(tài)。傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作繁瑣，位移模式單一。為此，本發(fā)明公開(kāi)一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)微位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)。

該平臺(tái)包括頂部、底部?jī)蓚€(gè)三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)，頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)和底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由連接平面連接；頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)由3根壓電桿、3根彈簧、驅(qū)動(dòng)平面和連接平面組成，3根壓電桿、3根彈簧位于驅(qū)動(dòng)平面和連接平面之間，且用于連接驅(qū)動(dòng)平面和連接平面；底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)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(qū)動(dòng)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(diào)電源驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷堆棧。

金屬桿為空心桿件。

該位移驅(qū)動(dòng)平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)平面的垂直平移、微旋轉(zhuǎn)和微傾斜。

其中，垂直平移是通過(guò)同時(shí)驅(qū)動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的壓電桿兩端同時(shí)伸長(zhǎng)或縮短，實(shí)現(xiàn)在保證結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)平面不發(fā)生旋轉(zhuǎn)情況下完成驅(qū)動(dòng)平面的上升與下降。

微旋轉(zhuǎn)是通過(guò)控制底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中心的壓電桿向上伸長(zhǎng)或縮短，完成裝置高度的變化，根據(jù)張拉整體結(jié)構(gòu)的自身性質(zhì)，桿單元單向伸長(zhǎng)或縮短過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致張拉整體結(jié)構(gòu)發(fā)生旋轉(zhuǎn)，底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)，完成頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)上端驅(qū)動(dòng)平面的微旋轉(zhuǎn)。

在微旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)過(guò)程中，底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)壓電桿伸長(zhǎng)或縮短的過(guò)程會(huì)導(dǎo)致底部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)高度的升高或降低，為保證驅(qū)動(dòng)平面垂直位移不變，需同時(shí)調(diào)整頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)壓電桿兩端長(zhǎng)度來(lái)降低或升高頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)高度以進(jìn)行高度補(bǔ)償。

除此之外，改變底部壓電桿件的初始長(zhǎng)度可調(diào)節(jié)該結(jié)構(gòu)微旋轉(zhuǎn)的精度和驅(qū)動(dòng)范圍。

微傾斜是通過(guò)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的一根壓電桿長(zhǎng)度完成上端驅(qū)動(dòng)平面的傾斜。

微傾斜是通過(guò)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)頂部三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的一根壓電桿長(zhǎng)度完成上端驅(qū)動(dòng)平面的傾斜。

在微傾斜調(diào)節(jié)過(guò)程中，因張拉整體結(jié)構(gòu)自身性質(zhì)，驅(qū)動(dòng)平面會(huì)發(fā)生微旋轉(zhuǎn)和垂直平移，此時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)三棱柱狀張拉整體結(jié)構(gòu)中的壓電桿高度變化，使其發(fā)生與驅(qū)動(dòng)平面反向的旋轉(zhuǎn)角度以進(jìn)行角度補(bǔ)償，再調(diào)節(jié)頂部張拉整體結(jié)構(gòu)的壓電桿長(zhǎng)度對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行高度補(bǔ)償。