[實用新型]一種二自由度宏微精密定位平臺裝置

有效

• 申請號: 201921425870.8
• 申請日: 2019-08-29
• 公開（公告）號: CN210589272U
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 邱志成;姚錫森;張憲民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/10;B25J9/12;B25J9/16;B25J19/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 王東東

本實用新型公開了一種二自由度宏微精密定位平臺裝置，包括定位平臺本體部分、檢測部分及控制部分；X、Y軸宏動平臺可在直線電機的驅動下實現宏動，XY軸微動平臺由壓電陶瓷驅動器驅動，所述檢測部分包括用于檢測XY軸微動平臺位移信號的電容位移傳感器、用于檢測X軸宏動平臺位移的X軸光柵位移傳感器及用于檢測Y軸宏動平臺運動位移的Y軸光柵位移傳感器；所述控制部分包括數據采集卡、運動控制卡、計算機、壓電陶瓷控制器及直線電機伺服放大器，該裝置采用了宏?微驅動結合的方式，可以在宏動粗位移下擁有快速響應、大行程的特點，又具有柔性鉸鏈體積小、無機械摩擦、無間隙、運動靈敏度高的優點，可以實現高精度精密定位。

技術領域

本實用新型涉及機器人精密定位領域，具體涉及一種二自由度宏微精密定位平臺裝置。

背景技術

傳統的機器人定位系統由于引入了摩擦、間隙、變形等缺陷，存在裝配誤差、低速爬行現象、響應速度慢和靈敏度不高等問題，并且很難突破微米級精度的瓶頸。為了滿足這些需求，迫切需要一種具有大行程、高分辨率、高靈敏度又具有高精度的宏/微雙重驅動精密定位系統。

宏動平臺由無鐵心式直線電機驅動，能實現高速運行和低速運動，運動加速度相對絲桿、同步帶、齒輪齒條有很大優勢。同時直線電機定子與動子由氣隙配合，無機械接觸，無摩擦和噪聲，裝置的摩擦僅存于直線導軌的滑軌與滑塊之間。基于壓電陶瓷驅動與柔性鉸鏈配合的微動平臺很好的解決了傳統機械傳動定位裝置存在的摩擦、響應速度慢等問題，可以使定位裝置趨于微型化、高速化，定位精度等級達到納米級。該裝置采用了杠桿放大的柔性鉸鏈組，解決壓電陶瓷驅動器行程小的問題，使壓電陶瓷驅動的微動平臺可以在更大的行程范圍內運動。

實用新型內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本實用新型提供一種二自由度宏微精密定位平臺裝置，使得精密定位平臺可以兼顧大行程、高分辨率、高靈敏度等特點。

本實用新型采用如下技術方案：

一種二自由度宏微精密定位平臺裝置，包括定位平臺本體部分、檢測部分及控制部分；

所述定位平臺本體部分包括氣浮平臺，所述氣浮平臺上設置定位平臺底座，所述定位平臺底座設置X軸導軌，所述X軸導軌上設置X軸宏動平臺，所述X軸宏動平臺設置Y軸導軌，所述Y軸導軌上設置Y軸宏動平臺，XY軸微動平臺通過四組相同的柔性鉸鏈設置在Y軸宏動平臺上；

還包括驅動X軸導軌運動的X軸直線電機、驅動Y軸導軌運動的Y軸直線電機及驅動柔性鉸鏈發生變形進一步使XY軸微動平臺運動的壓電陶瓷驅動器；

所述檢測部分包括用于檢測XY軸微動平臺位移信號的電容位移傳感器、用于檢測X軸宏動平臺位移的X軸光柵位移傳感器及用于檢測Y軸宏動平臺運動位移的Y軸光柵位移傳感器；

所述控制部分包括數據采集卡、運動控制卡、計算機、壓電陶瓷控制器及直線電機伺服放大器；

所述檢測部分的檢測信息輸入數據采集卡進一步輸入到計算機，計算機與運動控制卡相互連接，所述運動控制卡分別與壓電陶瓷控制器及直線電機伺服放大器相互連接。

所述四組相同的柔性鉸鏈圍成四邊形，相鄰角度為90度。

所述X軸導軌由兩條平行設置的導軌構成，兩條導軌相距200mm；

所述Y軸導軌由兩條平行設置的導軌構成，兩條導軌相距170mm。

本實用新型還包括壓力傳感器，所述壓電陶瓷驅動器的頭端緊靠柔性鉸鏈端面，其尾端緊靠壓力傳感器，壓電陶瓷驅動器及壓力傳感器安裝需要施加預緊力后由壓電驅動器緊固件連接Y軸宏動平臺，壓力傳感器檢測預緊力大小信息輸入數據采集卡。

本實用新型中X軸直線電機及Y軸直線電機均為無鐵心式直線電機。

本實用新型二自由度宏微精密定位平臺裝置的控制過程，包括如下：