[發(fā)明專利]一種具有精確約束的橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110034732.2
• 申請(qǐng)日: 2021-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN112928946A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳貴敏;吳厚旗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02N2/02
• 分類號(hào): H02N2/02;H02N2/04;H02K41/035
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 賀小停

一種具有精確約束的橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)，包括上半橋柔性放大模塊、下半橋柔性放大模塊、剛性連接塊和驅(qū)動(dòng)器；上半橋柔性放大模塊和下半橋柔性放大模塊均設(shè)置在兩個(gè)剛性連接塊之間，形成環(huán)形框架，驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在環(huán)形框架內(nèi)的兩個(gè)剛性連接塊之間；本發(fā)明對(duì)橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確約束設(shè)計(jì)；本發(fā)明運(yùn)動(dòng)學(xué)上精確約束，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定可靠；本發(fā)明本體結(jié)構(gòu)可以整體加工，無需裝配。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密驅(qū)動(dòng)與傳動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種具有精確約束的橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

微納米定位技術(shù)是實(shí)現(xiàn)微納米操控和微納米測(cè)量的基礎(chǔ)。微納的定位驅(qū)動(dòng)器，如壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器，其最大輸出位移通常只有幾微米到幾十微米，難以滿足實(shí)際操控和測(cè)量的需求，因此需要利用柔性位移放大機(jī)構(gòu)(如橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu))將位移放大到毫米量級(jí)。

經(jīng)典橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)屬于欠約束設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)不但存在較大的寄生位移，而且抗干擾能力差；復(fù)合型橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)則屬于過約束設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)對(duì)制造和裝配誤差要求極高，微小的加工偏差會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器卡滯、甚至損壞驅(qū)動(dòng)器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有精確約束的橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)，以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種具有精確約束的橋式柔性位移放大機(jī)構(gòu)，包括上半橋柔性放大模塊、下半橋柔性放大模塊、剛性連接塊和驅(qū)動(dòng)器；上半橋柔性放大模塊和下半橋柔性放大模塊均設(shè)置在兩個(gè)剛性連接塊之間，形成環(huán)形框架，驅(qū)動(dòng)器設(shè)置在環(huán)形框架內(nèi)的兩個(gè)剛性連接塊之間；

上半橋柔性放大模塊和下半橋柔性放大模塊結(jié)構(gòu)相同，上半橋柔性放大模塊包括柔性支鏈和中間塊；柔性支鏈設(shè)置在中間塊的兩側(cè)，一側(cè)的柔性支鏈個(gè)數(shù)為兩個(gè)，另一側(cè)個(gè)數(shù)為一個(gè)。

進(jìn)一步的，柔性支鏈為集中柔度式支鏈或分布柔度式支鏈。

進(jìn)一步的，集中柔度式支鏈兩端部均兩側(cè)對(duì)稱開設(shè)有槽口，槽口內(nèi)側(cè)形成柔性鉸鏈。

進(jìn)一步的，分布柔度式支鏈為一整段柔性梁。柔性梁為長(zhǎng)梁或簧片。

進(jìn)一步的，上半橋柔性放大模塊和下半橋柔性放大模塊的單柔性支鏈在同側(cè)或異側(cè)。

進(jìn)一步的，下半橋柔性放大模塊的中間塊與機(jī)架相連，上半橋柔性放大模塊的中間塊為整個(gè)機(jī)構(gòu)的輸出端。

進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)器兩端與兩剛性連接塊固定連接，驅(qū)動(dòng)器提供直線式輸入使兩剛性連接塊背離或趨近運(yùn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，驅(qū)動(dòng)器為壓電疊堆驅(qū)動(dòng)器、磁致伸縮驅(qū)動(dòng)器或直線音圈電機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明通過直線驅(qū)動(dòng)器為剛性連接塊提供1個(gè)水平位移輸入推動(dòng)上半橋柔性放大模塊和下半橋柔性放大模塊，而上半橋柔性放大模塊和下半橋柔性放大模塊的等效平面機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)的自由度均為1，輸入數(shù)等于自由度數(shù)，即機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)整好等于機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)器數(shù)(對(duì)本發(fā)明二者都等于1)，既不欠約束也不過約束，對(duì)于精密機(jī)械設(shè)計(jì)而言是保證運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、順暢的關(guān)鍵，可使機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)更加穩(wěn)定可靠。

本發(fā)明本體結(jié)構(gòu)可以整體加工，無需裝配。

附圖說明

圖1為本發(fā)明集中柔度式結(jié)構(gòu)示意圖(上下半橋中心對(duì)稱)；

圖2為本發(fā)明集中柔度式結(jié)構(gòu)示意圖(上下半橋鏡像對(duì)稱)；

圖3為本發(fā)明的等效機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖；

圖4為本發(fā)明分布柔度式結(jié)構(gòu)示意圖(上下半橋中心對(duì)稱)；

圖5為本發(fā)明分布柔度式結(jié)構(gòu)示意圖(上下半橋鏡像對(duì)稱)；