[發(fā)明專利]一種慣性粘滑式跨尺度運動平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810889529.1
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN108964512B
• 公開（公告）日: 2019-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鐘博文;朱杰;王振華;孫立寧
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H02N2/02
• 分類號: H02N2/02
• 代理公司: 32295 蘇州謹和知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 葉棟<國際申請>=<國際公布>=<進入國

本發(fā)明公開了一種慣性粘滑式跨尺度運動平臺，包括保護座和設(shè)置于保護座內(nèi)的運動機構(gòu)，運動機構(gòu)包括壓電陶瓷、運動組件和慣性組件，運動組件包括運動傳動部件和與運動傳動部件相連接的運動輸出部件，慣性組件包括慣性傳動部件和與慣性傳動部件相連接的摩擦部件，壓電陶瓷具有相對設(shè)置的第一端和第二端，第一端與運動傳動部件相接觸，第二端與慣性傳動部件相接觸，運動傳動部件和慣性傳動部件通過彈性形變組件連接，保護座上設(shè)置有對運動輸出部件進行導(dǎo)向的交叉滾珠導(dǎo)軌，運動輸出部件與交叉滾珠導(dǎo)軌的摩擦力小于摩擦部件與保護座相接觸產(chǎn)生的摩擦力。該慣性粘滑式跨尺度運動平臺結(jié)構(gòu)簡單，制作工藝簡單，制造成本較低，可實現(xiàn)跨尺度的精密定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種慣性粘滑式跨尺度運動平臺，屬于精密運動技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著微/納米技術(shù)的快速發(fā)展,在光學(xué)工程、微電子制造、航空航天技術(shù)、超精密機械制造、微機器人操作、生物醫(yī)學(xué)及遺傳工程等技術(shù)領(lǐng)域的研究都迫切需要亞/微米級、微/納米級的超精密驅(qū)動機構(gòu)。

具有微米級運動分辨率，又具有毫米級運動行程的跨尺度精密運動技術(shù)是目前微驅(qū)動領(lǐng)域中的關(guān)鍵技術(shù)。慣性粘滑驅(qū)動相對于其它類跨尺度運動驅(qū)動方式，驅(qū)動原理簡單、方便、控制簡單，且具有運動范圍大、分辨率高、結(jié)構(gòu)簡單、易微小化和精確定位等優(yōu)點，因此慣性粘滑驅(qū)動是目前出現(xiàn)的跨尺度驅(qū)動中應(yīng)用較多的一種方式。慣性粘滑驅(qū)動的工作原理主要是以摩擦力作為驅(qū)動源，利用粘滑效應(yīng)實現(xiàn)被驅(qū)動體的微小移動。近年來，把壓電陶瓷作為驅(qū)動源的微驅(qū)動技術(shù)漸漸興起，壓電陶瓷具備許多優(yōu)良的特性，如體積小、頻響高、發(fā)熱少、輸出力大、無噪聲、性能穩(wěn)定等，充分滿足微納精密定位的要求。

通常基于壓電陶瓷的精密驅(qū)動裝置主要有直接驅(qū)動式、杠桿放大式、橢圓放大式及菱形放大式和尺蠖式精密定位平臺，然而以上前三種精密定位平臺的位移都限制在幾百微米以內(nèi)，不能夠?qū)崿F(xiàn)跨尺度的精密定位，而尺蠖式精密定位平臺結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，從而導(dǎo)致制作工藝復(fù)雜、制造成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種慣性粘滑式跨尺度運動平臺，該慣性粘滑式跨尺度運動平臺結(jié)構(gòu)簡單，制作工藝簡單，制造成本較低，且可實現(xiàn)跨尺度的精密定位。

為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種慣性粘滑式跨尺度運動平臺，包括保護座和設(shè)置于保護座內(nèi)的運動機構(gòu)，所述運動機構(gòu)包括壓電陶瓷、運動組件和慣性組件，所述運動組件包括運動傳動部件和與所述運動傳動部件相連接的運動輸出部件，所述慣性組件包括慣性傳動部件和與所述慣性傳動部件相連接的摩擦部件，所述壓電陶瓷具有相對設(shè)置的第一端和第二端，所述第一端與所述運動傳動部件相接觸，所述第二端與所述慣性傳動部件相接觸，所述運動傳動部件和所述慣性傳動部件通過彈性形變組件連接，所述保護座上設(shè)置有用于對所述運動輸出部件進行導(dǎo)向的交叉滾珠導(dǎo)軌，所述運動輸出部件與所述交叉滾珠導(dǎo)軌之間的摩擦力小于所述摩擦部件與所述保護座相接觸產(chǎn)生的摩擦力。

進一步地，所述慣性傳動部件包括梯形件和連接件，所述摩擦部件包括相對設(shè)置在所述梯形件兩側(cè)的兩個彈臂，每個所述彈臂抵持所述保護座的側(cè)壁，每個所述彈臂與所述保護座的側(cè)壁之間的夾角大于0。彈臂與保護座的側(cè)壁相接觸產(chǎn)生的摩擦力為線摩擦力，使摩擦力降低。

進一步地，所述彈臂與所述梯形件之間通過緊固件可拆卸連接，所述彈臂上設(shè)置有至少兩個連接孔，所述彈臂通過所述緊固件穿入其中一個所述連接孔內(nèi)進而安裝在所述梯形件上。利于根據(jù)實際情況對彈臂的位置進行調(diào)節(jié)。

進一步地，所述彈臂與所述保護座的側(cè)壁之間設(shè)置有滾珠。使彈臂與保護座的側(cè)壁相接觸產(chǎn)生的摩擦力為點摩擦力，進一步使摩擦力降低。

進一步地，所述彈臂上設(shè)置有滾珠凹槽，所述滾珠設(shè)置在所述滾珠凹槽內(nèi)。

進一步地，所述彈性形變組件為框架結(jié)構(gòu)，所述壓電陶瓷設(shè)置于所述彈性形變組件的框架中。