基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人，包括平行设置的工作台和底座、设置于工作台下方的工作台底盖、设置于底座上方的底座盖、以及设置于工作台底盖和底座盖上的六个并联设置的支链，工作台底盖和底座盖内分别固定设有六个斜块，支链包括压电陶瓷联动杆和分别设于压电陶瓷联动杆上下两端的上部柔性铰链和下部柔性铰链，六个压电陶瓷联动杆上分别电性连接有压电陶瓷位移驱动器。本实用新型专利技术集精密机械、驱动和测量反馈技术于一体，实现了机构、驱动、检测一体化的设计，具有体积小、结构紧凑、刚度大、频响高等优点，并可实现纳米级的定位精度。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人，包括平行设置的工作台和底座、设置于工作台下方的工作台底盖、设置于底座上方的底座盖、以及设置于工作台底盖和底座盖上的六个并联设置的支链，工作台底盖和底座盖内分别固定设有六个斜块，支链包括压电陶瓷联动杆和分别设于压电陶瓷联动杆上下两端的上部柔性铰链和下部柔性铰链，六个压电陶瓷联动杆上分别电性连接有压电陶瓷位移驱动器。本技术集精密机械、驱动和测量反馈技术于一体，实现了机构、驱动、检测一体化的设计，具有体积小、结构紧凑、刚度大、频响高等优点，并可实现纳米级的定位精度。【专利说明】基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人
本技术涉及微驱动技术与并联机器人
，特别是涉及一种基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人。
技术介绍
微定位系统和并联运动机构是当今科学研究和工程应用领域新的热点。微驱动技术与并联机器人技术交叉结合所产生的微动并联机器人已经成为一个热门课题，目前关于微动并联机器人的研究开发和应用日益广泛，应用的领域也在不断拓展，微动并联机器人的应用主要集中在空间、隔振、医疗、光学、工业等领域。现有技术中，如燕山大学研制了一种各向同性的六自由度微动并联机器人(专利号:CN 202428438 U)，该机器人通过放在平行板柔性移动副框架结构中部的压电陶瓷驱动，由推杆放大位移，将位移传递给平行板柔性移动副，实现工作平台的移动，该微动机器人虽有较好的位移解耦性，但结构复杂。北京理工大学研制出一种3-PPTTRS六自由度并联精密微动机器人(专利号:CN 1788942A),该技术虽然具有较大范围的工作空间，但由于该机器人系统中含有静压丝杠螺母机构，在运动过程中不可避免的存在传动间隙，影响传动精度，此外，该机器人还具有液压供油装置，使得整个微动机器人体积较大，限制了其在一些尺寸有要求场合的使用。哈尔滨工业大学研制出一种三支链六自由度并联柔性铰链微动机构(专利号:CN 1962209A)，从空间结构上看，该机器人属于6-PSS型微动并联机器人，压电陶瓷布置在底座上，压电陶瓷的输出经过弹性平行板传递到与之相连的连接座上，然后两端带柔性铰链的支撑杆件再将连接座和上平台连接起来，这种机构形式传动链长，误差因素多，而且底座较大，加工困难。因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人，其具有体积小、结构紧凑、刚度大、频响闻等优点，并可实现纳米级的定位精度。为了实现上述目的，本技术实施例提供的技术方案如下:—种基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人，包括平行设置的工作台和底座、设置于工作台下方的工作台底盖、设置于底座上方的底座盖、以及设置于工作台底盖和底座盖上的六个并联设置的支链，所述工作台底盖和底座盖内分别固定设有六个斜块，工作台底盖上斜块的下表面和底座盖上斜块的上表面为一一对应倾斜设置，所述支链包括压电陶瓷联动杆和分别设于压电陶瓷联动杆上下两端的上部柔性铰链和下部柔性铰链，所述上部柔性铰链与工作台底盖上的斜块固定安装，下部柔性铰链与底座盖上的斜块固定安装，所述六个压电陶瓷联动杆上分别电性连接有压电陶瓷位移驱动器。作为本技术的进一步改进，所述上部柔性铰链和下部柔性铰链分别包括对应设置的第一主体部和第二主体部、固定连接在第一主体部和第二主体部中央的连接部、设置于第一主体部外侧中央位置的第一安装部、以及设置于第二主体部外侧中央位置的第二安装部，所述第一安装部与斜块固定安装，第二安装部与压电陶瓷联动杆固定安装。作为本技术的进一步改进，所述上部柔性铰链和下部柔性铰链为球面副柔性铰链，所述连接部的横截面为圆形，且横截面从两端至中间半径逐渐减小，连接部的纵剖面为两边呈圆形向内凹陷设置。作为本技术的进一步改进，所述横截面的最小半径为0.5mm，纵剖面向内凹陷的圆形半径为1mm。作为本技术的进一步改进，所述下部柔性铰链上第一安装部的长度长于上部柔性铰链上第一安装部的长度。作为本技术的进一步改进，所述下部柔性铰链与斜块之间设有套设于第一安装部上的调整垫片。作为本技术的进一步改进，所述压电陶瓷联动杆包括基座、设于基座上的套管、设于套管上的预紧头和连接头、设于套管内的压电陶瓷、以及设于套管内位于压电陶瓷和预紧头之间的填充物。作为本技术的进一步改进，所述底座盖上设有若干用于和外部压电陶瓷位移驱动器电性连接的插座，所述插座通过电线与所述压电陶瓷电性连接。作为本技术的进一步改进，所述工作台上安装有位移测量模块。本技术基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人集精密机械、驱动和测量反馈技术于一体，实现了机构、驱动、检测一体化的设计，具有体积小、结构紧凑、刚度大、频响高等优点，并可实现纳米级的定位精度。【专利附图】【附图说明】为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术一实施方式中6-SPS型微动并联机器人的立体结构示意图；图2a、2b分别为本技术一实施方式中上部柔性铰链的侧视图和主视图；图3a、3b分别为本技术一实施方式中下部柔性铰链的侧视图和主视图；图4为柔性铰链建模参数图；图5为本技术一实施方式中压电陶瓷联动杆的结构示意图；图6为本技术一实施方式中支链装配体结构示意图；图7为本技术一实施方式中斜块结构示意图；图8为本技术一实施方式中6-SPS型微动并联机器人的装配结构示意图。【具体实施方式】下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。为了实现精密机械、驱动和测量反馈技术于一体，实现机构、驱动、检测一体化的设计，使机器人具有误差因素少，集成度高，微位移检测可靠性和精度好，结构紧凑，加工安装方便等优点。本技术提出一种采用闭环压电陶瓷驱动，压电陶瓷既作为驱动元件又作为支撑杆件，同时完成检测功能的基于压电陶瓷驱动的6-SPS型微动并联机器人。参图1所示，该6-SPS型微动并联机器人由工作台1、工作台底盖2、斜块3、上部柔性铰链4、压电陶瓷联动杆5、下部柔性铰链6、调整垫片7、底座盖8、插座9、底座10共10个部分组成。本技术中6-SPS型微动并联机器人包括平行设置的工作台I和底座10、设置于工作台I下方的工作台底盖2、设置于底座10上方的底座盖8、以及设置于工作台底盖2和底座盖8上的六个并联设置的支链，工作台底盖2和底座盖8内分别固定设有六个斜块3，工作台底盖2上斜块的下表面和底座盖8上斜块的上表面为一一对应倾斜设置。其中支链包括压电陶瓷联动杆5和分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压电陶瓷驱动的6‑SPS型微动并联机器人，包括平行设置的工作台和底座、设置于工作台下方的工作台底盖、设置于底座上方的底座盖、以及设置于工作台底盖和底座盖上的六个并联设置的支链，所述工作台底盖和底座盖内分别固定设有六个斜块，工作台底盖上斜块的下表面和底座盖上斜块的上表面为一一对应倾斜设置，所述支链包括压电陶瓷联动杆和分别设于压电陶瓷联动杆上下两端的上部柔性铰链和下部柔性铰链，所述上部柔性铰链与工作台底盖上的斜块固定安装，下部柔性铰链与底座盖上的斜块固定安装，所述六个压电陶瓷联动杆上分别电性连接有压电陶瓷位移驱动器，其特征在于，所述上部柔性铰链和下部柔性铰链分别包括对应设置的第一主体部和第二主体部、固定连接在第一主体部和第二主体部中央的连接部、设置于第一主体部外侧中央位置的第一安装部、以及设置于第二主体部外侧中央位置的第二安装部，所述第一安装部与斜块固定安装，第二安装部与压电陶瓷联动杆固定安装，所述上部柔性铰链和下部柔性铰链为球面副柔性铰链，所述连接部的横截面为圆形，且横截面从两端至中间半径逐渐减小，连接部的纵剖面为两边呈圆形向内凹陷设置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：钟博文，王振华，孙立宁，金子祺，杨志龙，李宗伟，钱哲，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32