一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台制造技术

本发明专利技术提供一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台，由隔振隔振弹簧、预紧弹簧，压电智能结构组成；隔振弹簧、预紧弹簧采用电火花线切割整体加工而成，对称布置；压电智能结构由压电陶瓷片堆叠而成，该结构实现传感和致动一体化；压电智能结构嵌入在运动平台下半部分的中间开设的方槽中；运动平台两边布置了两个由一系列柔性铰链机构组成的隔振弹簧和预紧弹簧；放置压电智能结构的方槽上下各有两条角度分别为a和b的切缝终止于一对柔性铰链，而在该平台的下方设计了一个沿着x方向的长条柔性铰链；该设计所具有解耦机制的压电智能精密运动平台仅在其运动方向（y方向）具有很高的刚度，而在其它方向具有一定的柔性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高度集成的精密运动平台，应用于既需要实现运动平台达到很高的运动定位精度又需要实现主动监测运动平台动力学特性的场合中，具体涉及一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台。
技术介绍
通常，精密运动平台的设计目标是实现对期望运动轨迹的精确跟踪。为此，需要采用高精度的位移传感器对精密运动平台的输出位移进行准确测量。目前在国内外最为常见的实际应用中，精密运动平台的位置测量通常是采用电容式位移传感器、电感式位移传感器、激光式位移传感器等。然而，这种商用传感器不仅昂贵，而且具有较大的体积，不利于在结构紧凑度要求很高的小型精密运动平台中使用。因此，本专利技术提出一种高度集成的精密运动平台，它能够在无需外界传感器的前提下，实现对平台运动动态特性的监控。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对已有技术所存在的上述缺点，提供一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台。本专利技术采用柔顺位移导向机构，使用压电智能结构作为致动和传感的一体装置，可在没有外界传感装置的情况下，实行闭环控制，得到高精度的运动。本专利技术采取了下述技术方案: 一种基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台，由隔振隔振弹簧、预紧弹簧，压电智能结构组成；压电智能结构由压电陶瓷片堆叠而成；压电智能结构嵌入在运动平台下半部分的中间开设的方槽中；运动平台两边布置了两个由一系列柔性铰链机构组成的隔振弹簧和预紧弹簧；隔振弹簧由一系列第二柔性铰链组成；预紧弹簧由一系列切缝和第三柔性铰链组成；放置压电智能结构的方槽上下各有两条角度分别为a和b的切缝终止于一对第一柔性铰链，而在该平台的下方设计了一个沿着X方向的长条切缝，该切缝终止于第一柔性铰链。由压电陶瓷片组成的压电智能结构分为两部分，上面部分的陶瓷片堆叠利用压电效应作为传感装置，下半部分陶瓷片堆叠利用逆压电效应作为致动装置。该压电智能结构是运动平台中最重要的元件，不仅能够驱动运动平台实现精密运动，而且同时起着传感器的作用以监测平台的动态特性。整个微位移运动平台以中心线K为对称轴左右对称设置；在运动平台上开设有螺纹孔，可任意安装以及组合成多自由度微位移运动平台，方便而且快捷。所述第一柔性铰链为半圆型柔性铰链；所述第二柔性铰链为直梁型柔性铰链、直圆型柔性铰链或抛物线型柔性铰链；所述第三柔性铰链为圆型柔性铰链。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点及效果:传感-致动一体式精密运动平台采用压电智能结构驱动，不仅让整体结构更为紧凑，而且它能够在无需外界传感器的前提下，实现对平台运动动态特性的监控，简化整体机构的操作以及控制。采用整体式的柔顺机构，有效保证运动平台的运动分辨率和运动定位精度。【附图说明】图1是实施例一的整体结构示意图。图2是实施例一的等轴测图。图3是实施例一的压电智能结构示意图。图4是实施例二的整体结构示意图。图5是实施例三的整体结构示意图。【具体实施方式】以下结合说明书附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步说明。实施例一:如附图1所示，本基于压电智能结构的传感-致动一体式运动平台，由基座22、运动平台24、压电智能结构16、方槽15、一组隔振弹簧、一组预紧弹簧构成；所述运动平台24中压电智能结构16放置在方槽15中；所述方槽15上下两端各沿与中心对称轴K成角度a和b开设两组切缝21a、21b ;所述两组切缝21a和21b分别由两组第一柔性铰链10a、1b终止；所述隔振弹簧由第二柔性铰链la、lb、2a、2b、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b构成；所述预紧弹簧弹簧由切缝12a、12b、17a、17b、20a、20b构成；所述切缝12a、12b终止于第三柔性铰链13a、13b ;所述切缝17a、17b终止于第三柔性铰链18a、18b ;所述切缝20a、20b终止于第三柔性铰链11a、lib、14a、14b、19a、19b ;所述基座21上开设两条切缝23a、23b，两条切缝成前后对称布置。所述基座22，运动平台24，方槽15，第一柔性铰链10a、10b、25a、25b，如图2所示，第二柔性绞链 la、lb、2a、2b、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b ;第三柔性绞链 lla、llb、13a、13b、14a、14b、18a、18b、19a、19b ;切缝 12a、12b、17a、17b、20a、20b、23a、23b组成由一块材料由一块材料经过线切割机加工而成；整个传感-致动一体式运动平台以中心线K为对称轴左右对称设置；中心对称轴K方向为运动平台22输出位移方向；运动平台10上开设有螺纹孔25，如图2所示；所述切缝23a、23b分别终止于第一柔性铰链26a、26b。如附图3所示，所述压电智能结构16，由绝缘陶瓷27a、27b、27c、电极层28a、28b、传感器层29、致动器层30构成；所述压电智能结构16，传感器层29位于致动器层30上方；所述致动器层30，由电极层28c、压电片31、供电电极32、绝缘玻璃33构成；所述致动器层，是由数层压电片31堆叠而成，每层压电片31都设计有供电电极32，每层压电片31之间都设计有绝缘玻璃33 ;所述传感器层29组成结构与致动器层30 —致。整个传感-致动一体式运动平台的输入由压电智能结构16完成。压电智能结构16的输入通过面接触的方式驱动方槽15上方的与中心轴成分别成a和b度的两组切缝21a、21b终止端上的两组对称的第一柔性铰链10a、10b产生弹性弯曲变形；两组第一柔性铰链1aUOb的弹性变形驱动切缝12a、12b终止端的第三柔性铰链13a、13b和切缝17a、17b终止端的第三柔性铰链18a、18b以及切缝20a、20b终止端的第三柔性铰链11a、lib、14a、14b、19a、19b 产生弹性弯曲变形；第三柔性铰链 13a、13b、18a、18b、11a、lib、14a、14b、19a、19b弹性弯曲变形驱动第二柔性铰链 la、lb、2a、2b、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b 产生弹性弯曲变形；第二柔性铰链 la、lb、2a、2b、3a、3b、4a、4b、5a、5b、6a、6b、7a、7b、8a、8b、9a、9b的弹性弯曲变形驱动运动平台24产生沿中心对称轴当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压电智能结构的传感‑致动一体式运动平台，由隔振弹簧、预紧弹簧、压电智能结构组成；运动平台特征在于精密运动平台用电火花线切割整体加工而成，该整体可分为隔振弹簧和预紧弹簧两部分；运动平台的上半部分由两个隔振弹簧组成，该隔振弹簧由一系列柔性铰链机构组成；运动平台的下半部分由两个预紧弹簧组成，该预紧弹簧由一系列切缝和柔性铰链组成；在运动平台的下半部分的中间开了一个方槽，用于安装压电智能结构；由压电陶瓷片堆叠而成的压电智能结构，既可启动致动器的作用，也可启到传感器的作用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨璐，褚金星，魏康，徐鑫，
申请(专利权)人：杨璐，褚金星，魏康，徐鑫，
类型：发明
国别省市：湖北;42