[發明專利]一種正應力電磁驅動微夾持器

有效

• 申請號: 202010049487.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111203852B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 康蘇;朱志偉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B25J7/00
• 分類號: B25J7/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發明公開了一種正應力電磁驅動微夾持器，包括正應力電磁驅動器和柔性放大機構，正應力電磁驅動器的輸出端與柔性放大機構的輸入端連接，柔性放大機構包括位移放大機構、兩個平行四邊形導向機構、一個Scott?Russel機構和一個夾持鉗，位移放大機構的輸入端與正應力電磁驅動器的輸出端連接，位移放大機構的輸出端與夾持鉗力傳遞底座的一側連接，兩個平行四邊形導向機構與夾持鉗力傳遞底座的底部連接，夾持鉗位于夾持鉗力傳遞底座的頂部，Scott?Russel機構的一側上部與其中一個平行四邊形導向機構的內側上部連接、另一側下部與另一個平行四邊形導向機構的內側下部連接。本發明正應力電磁驅動器行程大，約為同尺寸壓電驅動器的10倍，具有較高的加速度和帶寬。

技術領域

本發明屬于精密工程和微物體夾持技術領域，涉及一種正應力電磁驅動微夾持器。

背景技術

目前精密工程領域對微型化物體的需求日益增長，研究人員開始探索不同的方法來安全地抓住、握住和轉移微型化物體。抓握和操縱小型物體具有廣泛的應用空間，諸如微機電系統(MEMS)、微操作、微制造、顯微外科、微生物學、微裝配等應用中是必不可少的。與光學、靜電、伯努利、超聲等其他非接觸式微操作和裝配技術相比，機械微夾持器更受青睞，因為它可以高精度、低成本地抓取不同形狀的物體。在微操作和微裝配系統中，微夾持器是直接接觸被操縱物體的末端執行器，其易碎且尺寸通常小于100μm，這給微夾持器的設計帶來了挑戰。典型的機械微夾持器由微驅動器、微位移傳動機構和一對用于處理微尺度物體的夾持爪組成。

微觀操作的物理性質與宏觀操作有很大的不同。最重要的區別是隨著物體尺寸的減小，表面的附著力(如范德華力、靜電力和表面張力)變得比慣性質量力更強，這意味著與粘附力相比，微型物體的重量可以忽略不計。因此，幾何相似但較小的零件表現出較大的表面效應和較小的慣性效應，從而加劇了非光滑非線性帶來的控制問題。因此，在精細的環境中進行微觀操作需要對機械手的運動和力進行穩定精確的控制。

有效的機械微夾持器應具有穩定抓取不同形狀物體的能力，并具有較高的定位精度。機械手應能準確控制抓取力，以避免對直徑小于1毫米的細小易碎物體造成損傷。此外，在由于微小物體的幾何形狀彎曲而可能發生滑動的情況下，平行夾持方式是優選的。

壓電驅動器以其不可否認的優點，被廣泛應用于機械微夾持器的驅動部分。然而，壓電驅動器的行程被限制在其長度的0.1％，這是非常小的，需要如柔性放大機構來擴大末端執行器運動行程。因此，對機械微夾持器的研究主要集中在柔性機構的設計上。另一方面，隨著機構運動放大比的增大，輸出力隨之減小，限制了微夾持器的應用。

發明內容

本發明的目的在于提出一種放大比較大、夾持精度高的正應力電磁驅動微夾持器。

本發明的上述目的通過如下技術方案實現：

一種正應力電磁驅動微夾持器，包括正應力電磁驅動器和柔性放大機構，所述正應力電磁驅動器的輸出端與柔性放大機構的輸入端連接，所述柔性放大機構包括位移放大機構、兩個平行四邊形導向機構、一個Scott-Russel機構和一個夾持鉗，所述位移放大機構的輸入端與所述正應力電磁驅動器的輸出端連接，所述位移放大機構的輸出端與夾持鉗力傳遞底座的一側連接，兩個平行四邊形導向機構與夾持鉗力傳遞底座的底部連接，所述夾持鉗位于夾持鉗力傳遞底座的頂部，所述Scott-Russel機構的一側上部與其中一個平行四邊形導向機構的內側上部連接、另一側下部與另一個平行四邊形導向機構的內側下部連接。

優選地，所述夾持鉗包括左鉗和右鉗，所述夾持鉗力傳遞底座包括左夾持鉗力傳遞底座和右夾持鉗力傳遞底座，所述左鉗和右鉗分別與左夾持鉗力傳遞底座和右夾持鉗力傳遞底座連接。

優選地，其中一個平行四邊形導向機構的頂部與左夾持鉗力傳遞底座連接，另一個平行四邊形導向機構的頂部與右夾持鉗力傳遞底座連接。

優選地，所述柔性放大機構包括多個固定安裝孔。