[發(fā)明專利]一種兩自由度超精密壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)及其激勵(lì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910280485.7
• 申請(qǐng)日: 2019-04-09
• 公開（公告）號(hào): CN109951102B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉英想;于洪鵬;劉軍考;鄧杰;田鑫琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/00
• 分類號(hào): H02N2/00
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 安琪

1.一種兩自由度超精密壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)平臺(tái)包括運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)、驅(qū)動(dòng)單元(2)以及基座(3)；

所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)上設(shè)置有中心套或中心軸，所述基座(3)上設(shè)置有中心軸或中心套，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)通過中心套或中心軸固定套裝于所述基座(3)的中心軸或中心套上，并且只能做繞中心軸或中心套軸線方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以及沿中心軸或中心套軸線方向的直線運(yùn)動(dòng)；

所述驅(qū)動(dòng)單元(2)包括驅(qū)動(dòng)足(2-1)、層疊式彎曲型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-2)、絕緣塊(2-3)、層疊式扭轉(zhuǎn)型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-4)和層疊式直線型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-5)；所述驅(qū)動(dòng)足(2-1)、層疊式彎曲型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-2)、絕緣塊(2-3)、層疊式扭轉(zhuǎn)型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-4)和層疊式直線型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-5)沿所述驅(qū)動(dòng)單元(2)的軸線方向由上至下依次堆疊布置；

所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)上設(shè)有垂直于臺(tái)面的圓柱體或圓筒體結(jié)構(gòu)；所述驅(qū)動(dòng)單元(2)的上端套置于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)內(nèi)，或者，所述驅(qū)動(dòng)單元(2)整體設(shè)置于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)外側(cè)，并且所述驅(qū)動(dòng)單元(2)的下端面與所述基座(3)固定連接；當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)單元(2)的上端套置于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)內(nèi)時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)足(2-1)套置于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)的圓筒體結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并且與所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)的圓柱體或圓筒體結(jié)構(gòu)的內(nèi)柱面相接觸；當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)單元(2)整體設(shè)置于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)外側(cè)時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)足(2-1)與所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)的圓柱體或圓筒體結(jié)構(gòu)的外柱面相接觸；兩種安裝形式下，所述驅(qū)動(dòng)足(2-1)均通過摩擦力驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)的兩自由度超精密運(yùn)動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩自由度超精密壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)單元(2)的個(gè)數(shù)為大于0的整數(shù)；增加驅(qū)動(dòng)單元(2)的個(gè)數(shù)用以實(shí)現(xiàn)多種激勵(lì)方法以及負(fù)載能力的倍增。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩自由度超精密壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于，所述層疊式直線型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-5)由多層壓電陶瓷沿自身軸線方向堆疊連接而成，每層壓電陶瓷包含一個(gè)極化分區(qū)，在對(duì)其施加激勵(lì)信號(hào)時(shí)，層疊式直線型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-5)的上下兩個(gè)底面產(chǎn)生沿自身軸線方向的相對(duì)直線位移，進(jìn)而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)足(2-1)沿驅(qū)動(dòng)單元(2)軸線方向的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；

所述層疊式扭轉(zhuǎn)型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-4)由多層壓電陶瓷繞自身軸線方向堆疊連接而成，每層壓電陶瓷包含一個(gè)極化分區(qū)，在對(duì)其施加激勵(lì)信號(hào)時(shí)，層疊式扭轉(zhuǎn)型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-4)的上下兩個(gè)底面產(chǎn)生繞自身軸線方向的相對(duì)旋轉(zhuǎn)位移，進(jìn)而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)足(2-1)繞驅(qū)動(dòng)單元(2)軸線方向的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

所述層疊式彎曲型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-2)由多層壓電陶瓷沿自身軸線方向堆疊連接而成，每層壓電陶瓷包含兩個(gè)極化分區(qū)，在對(duì)其施加激勵(lì)信號(hào)時(shí)，層疊式彎曲型壓電驅(qū)動(dòng)器(2-2)的上下兩個(gè)底面產(chǎn)生偏離自身軸線方向的相對(duì)彎曲位移，進(jìn)而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)足(2-1)偏離驅(qū)動(dòng)單元(2)軸線方向的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述兩自由度超精密壓電驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于，所述基座(3)保持固定，所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(1)輸出沿自身軸線方向的直線運(yùn)動(dòng)和繞自身軸線方向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述驅(qū)動(dòng)足(2-1)的末端質(zhì)點(diǎn)在其運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意閉合軌跡運(yùn)動(dòng)，所述任意閉合軌跡運(yùn)動(dòng)包括往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)、往復(fù)圓弧線運(yùn)動(dòng)、往復(fù)多邊形運(yùn)動(dòng)和往復(fù)橢圓形運(yùn)動(dòng)。