基于重心驱动原理的并联XY运动平台制造技术

本发明专利技术公开了基于重心驱动原理的并联XY运动平台。本发明专利技术的并联XY运动平台包括安装底座、运动平台、驱动组件和解耦组件，所述运动平台、驱动组件和解耦组件设置在所述安装底座上，所述驱动组件包括：用于驱动所述运动平台沿X轴移动的X方向电机，和用于驱动所述运动平台沿Y轴移动的两个Y方向电机，其中，所述X方向电机、两个Y方向电机分别与所述运动平台相连接，使得所述X方向电机、两个Y方向电机的电机输出力的合力能够通过所述运动平台的重心并且指向所述运动平台的目标位置。本发明专利技术有利于降低运动平台移动过程中所发生的振动，可有效提高运动平台的响应速度和效率。

Parallel XY motion platform based on gravity drive principle

The invention discloses a parallel XY motion platform based on the gravity drive principle. Parallel XY movement includes a mounting base, moving platform, drive assembly and decoupling component platform of the invention, the motion platform, drive assembly and component decoupling is provided in the mounting base, the drive assembly includes: for the X direction of the motor driving the moving platform movement along the X axis, and for two Y the direction to drive the motion platform moves along the Y axis of the motor, wherein, the X direction of the motor, two Y electric motors are respectively connected with the moving platform, so that the center of gravity direction X motor, two Y motor direction of motor output force by the motion platform and pointing to the the target position of the moving platform. The invention is beneficial to reduce the vibration occurring in the moving course of the moving platform, and can effectively improve the response speed and efficiency of the moving platform.

【技术实现步骤摘要】
基于重心驱动原理的并联XY运动平台
本专利技术涉及超精密定位平面驱动设备领域，尤其涉及基于重心驱动原理的并联XY运动平台。
技术介绍
目前芯片制造集成、微型零件装配以及量子材料制备等领域发展十分迅速，这些领域中工件的运行轨迹非常复杂，而且运动精度一般要求在数十纳米范围内，这就对运动平台的加速度与速度、伺服系统的快速响应能力提出了很高的要求。现有的技术中，串联运动平台结构比较简单易于设计，但是两轴动力学不匹配与误差累积等问题，限制了它的高加速度和动态轨迹精度；多铰链结构并联XY运动平台可克服串联结构所产生的技术难题，但是运动学非线性解耦与作业空间有限等问题严重制约了它的广泛应用；而且现在的多铰链结构并联XY运动平台并未引入重心驱动技术，使得一方面现有的并联结构中工作台的重心与驱动力在不同的平面，另一方面驱动力的作用位置随工作台的运动而变化，引起了工作台的扭转变形。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出一种基于重心驱动原理的并联XY运动平台，以降低运动平台水平方向运动过程中产生的扭转与振动，提高运动平台的响应速度。本专利技术的基于重心驱动原理的并联XY运动平台，包括安装底座、运动平台、驱动组件和解耦组件，所述运动平台、驱动组件和解耦组件设置在所述安装底座上，其中，所述解耦组件用于在X轴方向和Y轴方向解耦地引导所述运动平台；所述驱动组件包括：用于驱动所述运动平台沿X轴移动的X方向电机，和用于驱动所述运动平台沿Y轴移动的两个Y方向电机，其中，所述X方向电机、两个Y方向电机分别与所述运动平台相连接，使得所述X方向电机、两个Y方向电机的电机输出力的合力能够通过所述运动平台的重心并且指向所述运动平台的目标位置。优选地，所述解耦组件包括至少一个十字交叉双层导轨机构，所述十字交叉双层导轨机构包括上层导轨、上层滑块、下层导轨和下层滑块，所述上层导轨与所述上层滑块相互配合，所述上层滑块能相对于所述上层导轨沿第一方向移动，所述下层导轨固定在所述安装底座上，所述下层导轨与所述下层滑块相互配合，所述下层滑块能相对于所述下层导轨沿垂直于第一方向的第二方向移动，所述上层滑块与所述下层滑块彼此固定，使得所述上层滑块能与所述下层滑块一起相对于所述下层导轨沿所述第二方向移动。优选地，所述解耦组件包括三个十字交叉双层导轨机构，其中一个十字交叉双层导轨机构的所述上层滑块沿X方向导向，另外两个十字交叉双层导轨机构的所述上层滑块沿Y方向导向。优选地，所述上层滑块和下层滑块分别为槽形滑块，所述上层导轨和下层导轨分别能移动地配合在所述槽形滑块的槽中。优选地，所述并联XY运动平台还包括检测组件和控制系统，所述检测组件包括位移传感器，用于检测所述运动平台在X轴方向和Y轴方向的位移，所述控制系统用于基于所检测的位移控制所述驱动组件，使得所述X方向电机、两个Y方向电机的电机输出力的合力通过所述运动平台的重心并且指向所述运动平台的目标位置。优选地，所述位移传感器包括X方向光栅尺和Y方向光栅尺，分别用于检测所述运动平台在X轴方向和Y轴方向的位移。优选地，所述检测组件还包括用于检测所述运动平台在XY运动平面内所受的扭矩的扭矩传感器，和/或用于检测所述X方向电机、两个Y方向电机的电机输出力的力传感器，并将检测到的扭矩信号和/或力信号反馈至所述控制系统。优选地，所述X方向电机和两个Y方向电机分别为音圈电机。本专利技术的并联XY运动平台，通过适当布置所述X方向电机、两个Y方向电机能够确保各电机驱动力的合力通过运动平台重心，有利于降低运动平台移动过程中所发生的振动，防止运动平台移动过程中水平方向所发生的扭转；同时驱动力的合力的方向与运动平台的目标移动位移的方向一致，可有效提高运动平台的响应速度和效率。附图说明图1是本专利技术实施例的基于重心驱动原理的并联XY运动平台的整体结构示意图；图2是本专利技术实施例的基于重心驱动原理的并联XY运动平台隐藏运动平台后的结构示意图；图3是本专利技术实施例的基于重心驱动原理的并联XY运动平台的解耦组件的结构示意图；图4是本专利技术实施例的电机输出力计算示意图。具体实施方式下面参照附图来描述本专利技术的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本专利技术的技术原理，并非旨在限制本专利技术的保护范围。图1是本专利技术实施例的基于重心驱动原理的并联XY运动平台的整体结构示意图。如图1所示，所述并联XY运动平台包括安装底座10、运动平台20、驱动组件50和解耦组件30。所述运动平台20、驱动组件50和解耦组件30设置在所述安装底座上10，所述解耦组件用于在X轴方向和Y轴方向解耦地引导所述运动平台，所述驱动组件50用于驱动运动平台20在由X轴和Y轴形成的XY平面内运动。所述驱动组件包括用于驱动所述运动平台20沿X轴移动的X方向电机57和用于驱动所述运动平台沿Y轴移动的两个Y方向电机58，其中，所述X方向电机57、两个Y方向电机58分别与所述运动平台20相连接，使得所述X方向电机57、两个Y方向电机58的电机输出力的合力能够通过所述运动平台20的重心并且指向所述运动平台20的目标位置。在本专利技术的一个优选实施方式中，所述X方向电机、两个Y方向电机分别为音圈电机。参照图1和图2，驱动组件50用于驱动运动平台20的移动、平衡运动平台20移动过程中在XY平面所受的外部扭矩，使驱动力的合力通过运动平台20的重心，并且使驱动力合力与运动平台20的目标移动位移方向相同。驱动组件50包括X方向电机支座51、两个Y方向电机支座52、X方向电机滑块53、两个Y方向电机滑块54、X方向电机导轨55、两个Y方向电机导轨56、X方向电机57、两个Y方向电机58、X方向电机连结件59、两个Y方向电机连结件60。其中，X方向电机支座51、Y方向电机支座52的底部固定在安装底座10上，侧面分别与X方向电机滑块53、Y方向电机滑块54连接；X方向电机57、Y方向电机58一端分别与X方向电机导轨55、Y方向电机导轨56连接，另一端分别与X方向电机连结件59、Y方向电机连结件60连接；X方向电机导轨55与X方向电机滑块53相配合，实现X方向电机57在受到Y方向力时沿Y方向滑动，Y方向电机导轨56与Y方向电机滑块54相配合，实现Y方向电机58在受到X方向力时沿X方向滑动。运动平台20固定安装在解耦组件30上。运动平台20的侧端面分别与X方向电机连接件59、两个Y方向电机连接件60固定连接，例如螺钉连接或焊接；X方向电机连结件59与X方向电机57连接，保证当X方向电机57在X方向伸缩时，运动平台20在X方向一起移动；Y方向电机连结件60分别与两个Y方向电机58连接，保证当Y方向电机58在Y方向伸缩时，运动平台20在Y方向一起移动。优选地，所述解耦组件30包括至少一个十字交叉双层导轨机构，所述十字交叉双层导轨机构包括上层导轨、上层滑块、下层导轨和下层滑块。其中，所述上层导轨与所述上层滑块相互配合，所述上层滑块能相对于所述上层导轨沿第一方向移动，所述下层导轨固定在所述安装底座上，所述下层导轨与所述下层滑块相互配合，所述下层滑块能相对于所述下层导轨沿垂直于第一方向的第二方向移动，所述上层滑块与所述下层滑块彼此固定，使得所述上层滑块能与所述下层滑块一起相对于所述下层导轨沿所述第二方向移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于重心驱动原理的并联XY运动平台，其特征在于：所述并联XY运动平台包括安装底座、运动平台、驱动组件和解耦组件，所述运动平台、驱动组件和解耦组件设置在所述安装底座上，其中，所述解耦组件用于在X轴方向和Y轴方向解耦地引导所述运动平台；所述驱动组件包括：用于驱动所述运动平台沿X轴移动的X方向电机，和用于驱动所述运动平台沿Y轴移动的两个Y方向电机，其中，所述X方向电机、两个Y方向电机分别与所述运动平台相连接，使得所述X方向电机、两个Y方向电机的电机输出力的合力能够通过所述运动平台的重心并且指向所述运动平台的目标位置。

【技术特征摘要】
1.一种基于重心驱动原理的并联XY运动平台，其特征在于：所述并联XY运动平台包括安装底座、运动平台、驱动组件和解耦组件，所述运动平台、驱动组件和解耦组件设置在所述安装底座上，其中，所述解耦组件用于在X轴方向和Y轴方向解耦地引导所述运动平台；所述驱动组件包括：用于驱动所述运动平台沿X轴移动的X方向电机，和用于驱动所述运动平台沿Y轴移动的两个Y方向电机，其中，所述X方向电机、两个Y方向电机分别与所述运动平台相连接，使得所述X方向电机、两个Y方向电机的电机输出力的合力能够通过所述运动平台的重心并且指向所述运动平台的目标位置。2.根据权利要求1所述的并联XY运动平台，其特征在于，所述解耦组件包括至少一个十字交叉双层导轨机构，所述十字交叉双层导轨机构包括上层导轨、上层滑块、下层导轨和下层滑块，所述上层导轨与所述上层滑块相互配合，所述上层滑块能相对于所述上层导轨沿第一方向移动，所述下层导轨固定在所述安装底座上，所述下层导轨与所述下层滑块相互配合，所述下层滑块能相对于所述下层导轨沿垂直于第一方向的第二方向移动，所述上层滑块与所述下层滑块彼此固定，使得所述上层滑块能与所述下层滑块一起相对于所述下层导轨沿所述第二方向移动。3.根据权利要求2所述的并联XY运动平台，其特征在于，所述解耦组件包括三个十字交叉双层导轨机构...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘衍，杨广，李海鹏，马利平，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11