[發(fā)明專利]雙激勵(lì)三輸出磁致驅(qū)動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010445419.3
• 申請(qǐng)日: 2020-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN111431435A
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬志超;肖國(guó)林;劉東妮;任露泉;趙宏偉;李文博;李傢楷;陳佳男
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/12
• 分類號(hào): H02N2/12;H02N2/14
• 代理公司: 吉林長(zhǎng)春新紀(jì)元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本發(fā)明涉及一種雙激勵(lì)三輸出磁致驅(qū)動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，屬于精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域。本發(fā)明裝置由工作支撐平臺(tái)、柔性精密平臺(tái)、精密驅(qū)動(dòng)平臺(tái)和角度輸出平臺(tái)組成，所述的柔性精密平臺(tái)、精密驅(qū)動(dòng)平臺(tái)和角度輸出平臺(tái)安裝在工作支撐平臺(tái)上。本發(fā)明裝置由兩根超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生的角運(yùn)動(dòng)通過(guò)驅(qū)動(dòng)頭傳遞給角度輸出平臺(tái)，再配合不同半徑的輸出旋鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的二次放大或者縮小，同時(shí)預(yù)置在輸出旋鈕下方的角度傳感器可以對(duì)輸出角位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，最終得到理想的輸出角位移及精度。該裝置由超磁致伸縮棒驅(qū)動(dòng)，其具有輸出應(yīng)力大、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。該裝置可以在超精加工、精密光學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等微納精密旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)與定位技術(shù)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種雙激勵(lì)三輸出磁致驅(qū)動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。通過(guò)嵌入超磁致伸縮棒結(jié)合生物仿生觸角驅(qū)動(dòng)頭，可以得到微弧度級(jí)的旋轉(zhuǎn)精度。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合精密傳動(dòng)鏈的傳遞，不同半徑輸出旋鈕的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)微弧度級(jí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的放大和縮小，可以進(jìn)一步得到理想的輸出角度精度，得到微納弧度級(jí)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和角度輸出。本發(fā)明可為微納操作、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等諸多領(lǐng)域提供技術(shù)支撐，亦可為微納級(jí)力學(xué)性能測(cè)試裝備的加載單元。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，微納加工、精密操作、航空航天等諸多科技領(lǐng)域發(fā)生了日新月異的變化。同時(shí)，伴隨著這些領(lǐng)域科技的進(jìn)步，對(duì)其核心技術(shù)也提出了更高的要求?，F(xiàn)有的精密驅(qū)動(dòng)其驅(qū)動(dòng)單元主要是由壓電陶瓷實(shí)現(xiàn)，壓電驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一種利用壓電材料的逆壓電特性將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種驅(qū)動(dòng)方式?；谡郴Σ硫?qū)動(dòng)原理的旋轉(zhuǎn)慣性式壓電驅(qū)動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、分辨率較高等優(yōu)點(diǎn)在精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，但是，這些因素均限制了其定位精度，在響應(yīng)速度、有效行程以及輸出精度上還有進(jìn)一步的改善空間。此外，由于壓電驅(qū)動(dòng)器的服役工況往往承受較高工作溫度、較大承載壓力，難以實(shí)現(xiàn)納米級(jí)精度的穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)輸出。所以，原有的壓電材料在某些方面已經(jīng)不能滿足研究人員在精密驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域?qū)τ隍?qū)動(dòng)精度、驅(qū)動(dòng)環(huán)境、工作溫度的要求。

近些年來(lái)，超磁致伸縮棒走進(jìn)人們的視線。在常溫下由于磁化狀態(tài)的改變，其長(zhǎng)度和體積會(huì)發(fā)生較大變化，即具有極大的磁致伸縮系數(shù)的磁致伸縮材料被稱為磁致伸縮材料，由于多為稀土構(gòu)筑，又稱稀土超磁致伸縮棒。這種材料具有很高的耐熱溫度，磁致伸縮性強(qiáng)。在室溫下，具有能量轉(zhuǎn)換效率高、能量密度大響應(yīng)速度快、可靠性好、驅(qū)動(dòng)方式簡(jiǎn)單等特性。伴隨超磁致伸縮材料的應(yīng)用，提出一種雙激勵(lì)三輸出磁致驅(qū)動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種雙激勵(lì)三輸出磁致驅(qū)動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)裝置及其驅(qū)動(dòng)方法，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的精密旋轉(zhuǎn)裝置在驅(qū)動(dòng)過(guò)程中輸出應(yīng)力小、反應(yīng)速度慢、精度不足等一系列問(wèn)題。本發(fā)明采用超磁致伸縮棒，實(shí)現(xiàn)更快響應(yīng)速度、更大應(yīng)變力等一系列特性，再進(jìn)一步通過(guò)搭配不同半徑的輸出軸，實(shí)現(xiàn)對(duì)旋轉(zhuǎn)角度的進(jìn)一步放大及縮小，最終得到理想的輸出角度及精度。該裝置具有結(jié)構(gòu)緊湊、裝配方便、定位精度高和行程大等特點(diǎn)。通過(guò)使用超磁致伸縮棒作為精密驅(qū)動(dòng)元件可顯著提高機(jī)械輸出特性，在超精密加工、航空航天、生物醫(yī)學(xué)等微納旋轉(zhuǎn)精密驅(qū)動(dòng)與定位技術(shù)領(lǐng)域能夠得到廣泛應(yīng)用。

本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

雙激勵(lì)三輸出磁致驅(qū)動(dòng)精密旋轉(zhuǎn)裝置，包括工作支撐平臺(tái)1、柔性精密平臺(tái)2、精密驅(qū)動(dòng)平臺(tái)3和角度輸出平臺(tái)4。所述柔性精密平臺(tái)2、精密驅(qū)動(dòng)平臺(tái)3和角度輸出平臺(tái)4均固定安裝在工作支撐平臺(tái)1上；所述精密驅(qū)動(dòng)平臺(tái)3固定安裝在柔性精密平臺(tái)2內(nèi)部，為整個(gè)裝置提供應(yīng)力輸出；所述角度輸出平臺(tái)4由三個(gè)不同半徑的輸出旋鈕Ⅰ、輸出旋鈕Ⅱ和輸出旋鈕Ⅲ組成，其中所述的輸出旋鈕Ⅰ與旋孔Ⅰ固定連接，輸出旋鈕Ⅱ與旋孔Ⅱ固定連接，輸出旋鈕Ⅲ與旋孔Ⅲ固定連接。