[發(fā)明專利]一種基于材料熱脹冷縮原理的二自由度微動平臺裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011076521.7
• 申請日: 2020-10-10
• 公開（公告）號: CN112192544B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭語;王逸飛;劉含
• 申請（專利權(quán)）人: 金陵科技學院
• 主分類號: B25J5/02
• 分類號: B25J5/02;B25J9/16;B25J13/08;B25J19/00
• 代理公司: 南京眾聯(lián)專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

本發(fā)明涉及一種基于材料熱脹冷縮原理的二自由度微動平臺裝置，包括基座與Y向?qū)к墸琘平臺裝在Y向?qū)к壣希琘向熱致伸縮軸固定在基座與Y平臺之間，Y向熱致伸縮軸能夠帶動Y平臺升降滑動，X向?qū)к壒潭ㄔ赮平臺上，X平臺裝在X向?qū)к壣希琗向熱致伸縮軸固定在X平臺與Y平臺之間，X向熱致伸縮軸能夠帶動X平臺左右滑動；在X向和Y向熱致伸縮軸中布設(shè)溫度傳感器，電熱絲均勻纏繞在X向和Y向熱致伸縮軸的外壁上，電熱絲接電熱絲控制器，溫度傳感器接數(shù)據(jù)采集卡，電熱絲控制器接運動控制卡，數(shù)據(jù)采集卡和運動控制卡接計算機。通過控制熱致伸縮軸的溫度，使熱致伸縮軸產(chǎn)生精準的熱變形，間接地控制平臺的位置，可將定位精度提高到納米級。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機器人精密定位技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于材料熱脹冷縮原理的二自由度精密定位平臺裝置。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的機機械定位系統(tǒng)由于存在傳動間隙，定位精度低，較難以突破微米級精度的瓶頸。為了滿足高精度的需求，尤其在實現(xiàn)智能機器人的精細動作時，需要一種高精度精密定位系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對傳統(tǒng)機械微動平臺傳動機構(gòu)存在間隙，很難突破微米級精度的瓶頸的問題，提出一種基于材料熱脹冷縮原理的二自由度微動平臺裝置，其能夠通過控制熱致伸縮軸的溫度，使熱致伸縮軸產(chǎn)生精準的熱變形，間接地控制平臺的位置，可將定位精度提高到納米級。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為，一種基于材料熱脹冷縮原理的二自由度微動平臺裝置，包括基座、X向?qū)к墶向?qū)к墶平臺、Y平臺、X向熱致伸縮軸、Y向熱致伸縮軸、電熱絲、電熱絲控制器、運動控制卡、數(shù)據(jù)采集卡、計算機，基座與Y向?qū)к壒潭ㄑb配在機架上，Y平臺可滑動裝配在Y向?qū)к壣希琘向熱致伸縮軸的一端固定安裝在基座上，另一端與Y平臺的底部側(cè)壁固定安裝，Y向熱致伸縮軸能夠帶動Y平臺在Y向?qū)к壣仙祷瑒樱琗向?qū)к壒潭ㄑb配在Y平臺上，X平臺可滑動裝配在X向?qū)к壣希琗向熱致伸縮軸的一端與X平臺的側(cè)壁固定安裝，另一端固定安裝在Y平臺上，X向熱致伸縮軸能夠帶動X平臺在X向?qū)к壣献笥一瑒樱辉赬向和Y向熱致伸縮軸中布設(shè)溫度傳感器，電熱絲均勻纏繞在X向和Y向熱致伸縮軸的外壁上，電熱絲電性連接電熱絲控制器，溫度傳感器電性連接數(shù)據(jù)采集卡，電熱絲控制器通信連接運動控制卡，數(shù)據(jù)采集卡和運動控制卡通信連接計算機。

作為本發(fā)明的一種改進，?所述X向?qū)к壓蚘向?qū)к壴谒矫娴耐队皧A角為90度。

作為本發(fā)明的一種改進，?所述溫度傳感器設(shè)置在X向熱致伸縮軸和Y向熱致伸縮軸的中部位置。

作為本發(fā)明的一種改進，所述X向熱致伸縮軸和Y向熱致伸縮軸的兩端部均套設(shè)有隔熱墊。

作為本發(fā)明的一種改進，?還包括水泵、水泵控制器，X向熱致伸縮軸和Y向熱致伸縮軸的內(nèi)部開設(shè)有流體流道，在X向熱致伸縮軸和Y向熱致伸縮軸的側(cè)壁上位于流體流道的兩端分別開設(shè)進液口和出液口，水泵安裝在進液口處的管道中，水泵通過導線電性連接水泵控制器，水泵控制器通信連接運動控制卡，通過控制水泵啟停和轉(zhuǎn)速定時定量向X向熱致伸縮軸或Y向熱致伸縮軸內(nèi)部輸送流動的冷卻液。

作為本發(fā)明的一種改進，所述流體流道的長度與X向熱致伸縮軸或Y向熱致伸縮軸的長度基本保持一致。

作為本發(fā)明的一種改進，?所述Y平臺上設(shè)有定位塊，X向熱致伸縮軸的端部固定裝配在定位塊上。

作為本發(fā)明的一種改進，?所述X向?qū)к壓蚘向?qū)к壍臄?shù)量為2-6個。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的裝置整體結(jié)構(gòu)設(shè)計巧妙，結(jié)構(gòu)合理穩(wěn)定，有效解決了傳統(tǒng)機械精密定位機構(gòu)精度有限、價格昂貴、維修難度大且易損壞的問題，利用本微動定位平臺裝置，一方面可將定位精度大幅度提高，只需精準地控制X向熱致伸縮軸或Y向熱致伸縮軸的溫度即可，使得X向熱致伸縮軸或Y向熱致伸縮軸發(fā)生受熱變形而產(chǎn)生位移；另一方面本裝置結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)和使用，成本低廉且便于維護。

附圖說明