[發明專利]一種超精密壓電微夾持機械手

在審

• 申請號: 201910291973.8
• 申請日: 2019-04-08
• 公開（公告）號: CN110774260A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發明（設計）人: 李建平;萬嫩;溫建明
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: B25J7/00
• 分類號: B25J7/00;B25J15/00;B25J15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種超精密壓電微夾持機械手，主要包括精密多自由度微納壓電驅動單元和精密微夾持單元，其中精密多自由度微納壓電驅動單元由定子柔性鉸鏈和轉子構成，利用壓電疊堆驅動可進行超精密步進式旋轉運動和直線移動。其特征在于：所述的定子柔性鉸鏈(8)嵌入上、中、下三層自定心三爪壓電箍位機構、旋轉驅動機構和直線驅動機構，可進行精密箍位、旋轉和直線驅動。

所述的上、中、下三層自定心三爪壓電箍位機構完全相同，各層箍位機構均為三組，呈三角對稱布置，分別由上層、中層、下層箍位壓電疊堆(7、19、17)、上層、中層、下層楔形塊對(6、18、16)和上層、中層、下層緊固螺釘(9、10、11)相應裝配組成。

所述的旋轉驅動機構為三組，呈三角對稱式布置，分別由旋轉驅動壓電疊堆(4)和旋轉支撐塊(5)相應裝配組成。

所述的直線驅動機構為三組，呈三角對稱式布置，分別由直線驅動壓電疊堆(12)、底層楔形塊對(13)和底層緊固螺釘(14)相應裝配組成。

所述的轉子(15)為可變式接口設計，通過連接螺釘(1)與精密微夾持單元連接。

所述的精密微夾持單元，主要由微夾持壓電疊堆(2)、微夾持柔性機械手(3)和預緊螺釘(20)構成。

2.根據權利要求1所述的精密微夾持單元，其特征在于微夾持柔性機械手(3)嵌入菱形、杠桿放大結構二級柔性鉸鏈放大機構，延伸了微夾持機械手(3)的夾持行程的范圍。

3.根據權利要求1所述的精密多自由度微納壓電驅動單元，其特征在于轉子(15)與定子柔性鉸鏈(8)之間為過渡配合連接。

4.根據權利要求1所述的定子柔性鉸鏈(8)整體結構渾然一體，呈三角對稱式布置，其中三層自定心三爪壓電箍位機構、旋轉驅動機構和直線驅動機構均為結構完全相同的三組，利用線切割一體化加工而成，保證了壓電驅動精度與穩定度。

5.根據權利要求1所述的三層自定心三爪壓電箍位機構，通過調節上層、中層、下層緊固螺釘(9、10、11)實現上層、中層、下層楔形塊對(6、18、16)精密移動，控制上層、中層、下層箍位壓電疊堆(7、19、17)的精密預緊。

6.根據權利要求1所述的一種超精密壓電微夾持機械手，通過控制上層、中層、下層箍位壓電疊堆(7、19、17)的邏輯通電時序，實現上中下三層的交替箍位運動。結合旋轉驅動壓電疊堆(4)與直線驅動壓電疊堆(12)相應的邏輯通電控制時序最終實現微夾持柔性機械手(3)的超精密步進式旋轉運動和直線移動。控制微夾持壓電疊堆(2)的通電時序控制超精密微納夾持過程。