[發(fā)明專利]一種空間六自由度并聯(lián)微動平臺

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810035133.0
• 申請日: 2018-01-15
• 公開（公告）號: CN108081247A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚建濤;顧偉棟;劉毅;豐宗強(qiáng);齊賽招;龐有全;商濤
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種空間六自由度并聯(lián)微動平臺，其包括動平臺、定平臺以及連接動平臺和定平臺的六條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，其中三條支鏈均布在定平臺的外圈圓上，另外三條支鏈均布在定平臺的內(nèi)圈圓上，外圈和內(nèi)圈的支鏈相錯設(shè)置。所述支鏈包括柔性P副、連桿、微分頭及微分頭連接塊，其中柔性P副與定平臺和連桿的一端固連，連桿的另一端與動平臺固連，微分頭連接塊設(shè)在柔性P副中部，微分頭固定在微分頭連接塊上。設(shè)在定平臺外圈圓上的三條支鏈的連桿均向動平臺中心傾斜，設(shè)在定平臺內(nèi)圈圓上的三條支鏈的連桿均向動平臺外側(cè)傾斜。本發(fā)明易于加工制造、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、平穩(wěn)性好、精度高、承載能力強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微動機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種并聯(lián)微動平臺。

背景技術(shù)

并聯(lián)機(jī)構(gòu)由于其本身所具有的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于精密工程、醫(yī)學(xué)醫(yī)療、航空航天和生物工程等各個領(lǐng)域，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究對所涉及領(lǐng)域的進(jìn)步起著關(guān)鍵的作用。并聯(lián)微動機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)亞微米級至納米級的定位精度，并且具有響應(yīng)快、無間隙、誤差小、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，在生物和遺傳工程、光纖對接、醫(yī)療及航空航天工程等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，如醫(yī)療領(lǐng)域的腦外科手術(shù)、太空望遠(yuǎn)鏡的次級鏡精密定位以及大型望遠(yuǎn)鏡的子鏡拼接等，均需采用并聯(lián)微動機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)較高的定位精度。

1962年，Ellis最早提出采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)研制微動機(jī)器人；瑞士的Epfl研發(fā)出一款6自由度并聯(lián)微動機(jī)器人；美國德克薩斯大學(xué)研制出具有柔性鉸鏈的6自由度并聯(lián)微動機(jī)器人；Northwesten大學(xué)的Grace研制出用于眼球手術(shù)的六自由度并聯(lián)微動機(jī)械手。目前基高精密定位平臺已經(jīng)商業(yè)化，德國PI公司生產(chǎn)了基于壓電陶瓷的納米級并聯(lián)微動平臺PI公司的P-911KNMV陶瓷電機(jī)6自由度并聯(lián)定位系]；美國宇航局NASA和法國原子能委員會CEA天文分部研制了高精密并聯(lián)光學(xué)測試臺，將其應(yīng)用于太空望遠(yuǎn)鏡JWST中；王振華等研制了集成式的六自由度微動并聯(lián)機(jī)器人系統(tǒng)，該六自由度微動并聯(lián)機(jī)器人使用壓電陶瓷作為驅(qū)動器；哈爾濱工業(yè)大學(xué)的杜志江等，成功研制了一種6自由度大行程納米精度并聯(lián)微動機(jī)器人；芯明天公司推出的XN-810壓電陶瓷驅(qū)動6自由度并聯(lián)平臺；高峰等人研制了一種基于壓電陶瓷驅(qū)動的平面3-RPR并聯(lián)微動平臺；但上述對六自由度并聯(lián)微動平臺的研究均存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、不易于裝配等缺點(diǎn)。故而，在保證六自由度并聯(lián)微動平臺末端運(yùn)動特性及精度要求的前提下，設(shè)計一種能克服上述缺陷的六自由度并聯(lián)微動平臺具有重要的研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種易于加工制造、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、平穩(wěn)性好、精度高、承載能力強(qiáng)的空間六自由度并聯(lián)微動平臺。

本發(fā)明包括動平臺、定平臺以及連接動平臺和定平臺的六條結(jié)構(gòu)相同的支鏈，其中三條支鏈均布在定平臺的外圈圓上，另外三條支鏈均布在定平臺的內(nèi)圈圓上，外圈和內(nèi)圈的支鏈相錯設(shè)置。

所述支鏈包括柔性P副、連桿、微分頭及微分頭連接塊，其中柔性P副的一端通過螺栓與定平臺固連，其另一端通過螺栓與連桿的一端固連，連桿的另一端通過螺栓與動平臺固連，微分頭連接塊設(shè)在柔性P副中部，微分頭固定在微分頭連接塊上。設(shè)在定平臺外圈圓上的三條支鏈的連桿均向動平臺中心傾斜，設(shè)在定平臺內(nèi)圈圓上的三條支鏈的連桿均向動平臺外側(cè)傾斜。

六條支鏈與定平臺固結(jié)處分為內(nèi)外圈兩組均勻布置，各支鏈的傾斜角度相等，且內(nèi)外圈為同心圓，與動平臺固連處兩兩一組均勻布置，整個并聯(lián)微動平臺由微分頭驅(qū)動通過柔性鉸鏈的彈性變形實(shí)現(xiàn)微位移。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

易于加工制造，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，六條支鏈采用雙環(huán)型布置，平穩(wěn)性好、精度高、承載能力強(qiáng)，可廣泛應(yīng)用于微加工、微裝配、醫(yī)學(xué)醫(yī)療及精密軸系間隙檢測等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體示意簡圖；

圖2為本發(fā)明內(nèi)圈圓上的三條支鏈的示意圖；