驱动组件及柔性精密定位平台制造技术

本发明专利技术公开了一种驱动组件及柔性精密定位平台，涉及柔性精密定位平台技术领域。该驱动组件包括第一压电驱动器和柔性驱动体，柔性驱动体包括半桥式驱动部、第一柔性铰链件以及固定平台。固定平台和半桥式驱动部分别位于第一柔性铰链件的两侧且与其固定连接，第一压电驱动器与半桥式驱动部固定连接。柔性精密定位平台包括竖向驱动组件、支撑件以及驱动组件，竖向驱动组件与驱动组件相互垂直设置。该柔性精密定位平台具有5个解耦自由度，可实现沿X轴、Y轴、Z轴的平动，及绕X轴、Y轴的偏摆转动，具备高精度、大行程、高刚度等特点。

Driving components and flexible precision positioning platform

The invention discloses a driving component and a flexible precision positioning platform, which relates to the technical field of a flexible precision positioning platform. The driver consists of a first piezoelectric actuator and a flexible driver. The flexible driver includes a half bridge type driving unit, a first flexible hinge, and a fixed platform. The fixed platform and half bridge driving part are located on both sides of the first flexible hinge and are fixedly connected. The first piezoelectric actuator is fixedly connected to the half bridge driving part. The flexible and precise positioning platform includes the vertical drive component, the support part and the driving component, and the vertical drive component is vertically set with the driving component. The flexible precision positioning platform has 5 decoupling degrees of freedom. It can realize the translation along the X axis, the Y axis and the Z axis, and the rotation around the X axis and the Y axis. It has the characteristics of high accuracy, large travel and high rigidity.

【技术实现步骤摘要】
驱动组件及柔性精密定位平台
本专利技术涉及柔性精密定位平台
，具体而言，涉及一种驱动组件及柔性精密定位平台。
技术介绍
近年来，随着微纳米领域相关技术的迅猛发展，尤其是宇航工程、精密机械工程、生物医学工程、复合轴精密跟踪等尖端领域都迫切需要高精度、高分辨率、大行程、多自由度的精密定位技术。微米/纳米级空间精密定位台可以在三维空间内提供多自由度的纳米级运动，是纳米科学领域必备的关键仪器设备。目前，压电陶瓷驱动的微纳定位平台存在行程较小的缺陷，其应用于显微领域的压电陶瓷管的最大行程100μm左右，无法满足大范围表面测量与表征的需求，降低了其工程应用性能。并联式结构往往存在各个方向上的输出耦合，必须通过解耦器或者控制算法来进行位移解耦。同时，现阶段的压电定位平台大多自由度较少、运动维度有限、缺少旋转摆动能力、且行程较小，其移动量及运动的能力均难以满足复杂工况的需求。综上所述，设计一种精度高、行程大、自由度多的柔性空间精密定位平台，是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种驱动组件，设计合理、结构简单，加工精度高，刚度强，结构紧凑，装配简单。本专利技术的目的还在于提供了一种柔性精密定位平台，具有5个解耦自由度，可实现沿X轴、Y轴、Z轴的平动，及其绕X轴、Y轴的偏摆转动，具有高精度、大行程、高刚度的优点。本专利技术的实施例是这样实现的：基于上述目的，本专利技术的实施例提供了一种驱动组件，包括第一压电驱动器和柔性驱动体，所述柔性驱动体包括多个半桥式驱动部、多个第一柔性铰链件以及固定平台；所述第一柔性铰链件的数量为所述半桥式驱动部的数量的二倍，两个所述第一柔性铰链件分别与一个所述半桥式驱动部的两端一一对应连接；所述固定平台位于所述多个第一柔性铰链件的中间且与全部所述第一柔性铰链件固定连接，所述半桥式驱动部与所述第一柔性铰链件固定连接且位于与其连接的所述第一柔性铰链件的远离所述固定平台的一侧；所述第一压电驱动器与所述半桥式驱动部数量相同且一一对应，所述第一压电驱动器通过第一预紧件与所述半桥式驱动部固定连接。另外，根据本专利技术的实施例提供的驱动组件，还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的可选实施例中，所述半桥式驱动部的数量为四个，所述第一柔性铰链件的数量为八个，一个所述半桥式驱动部与两个所述第一柔性铰链件形成偏摆组；四个所述偏摆组绕所述固定平台的中心线旋转对称。在本专利技术的可选实施例中，所述第一柔性铰链件为工字型结构。在本专利技术的可选实施例中，所述半桥式驱动部为U型结构且包括依次连接的第一柱、第二柱以及第三柱，所述第一柱和所述第三柱对应设置有固定孔，所述第二柱设置有连接孔；所述第一压电驱动器位于所述第一柱与所述第三柱之间，所述第一预紧件穿过所述固定孔将所述第一压电驱动器与所述半桥式驱动部固定连接。本专利技术的实施例还提供了一种柔性精密定位平台，包括竖向驱动组件、支撑件以及驱动组件，所述驱动组件为横向驱动组件；所述竖向驱动组件的数量与所述半桥式驱动部的数量相同且一一对应连接，所述竖向驱动组件与所述横向驱动组件相互垂直，所述支撑件位于所述横向驱动组件的远离所述竖向驱动组件的一侧；所述竖向驱动组件包括桥式放大器、第二压电驱动器以及第二柔性铰链件，所述桥式放大器为框型结构，所述第二压电驱动器设置于所述桥式放大器内，所述第二柔性铰链件设置于所述桥式放大器的背离所述支撑件的一侧。在本专利技术的可选实施例中，所述竖向驱动组件还包括第二预紧件，所述桥式放大器包括相对应的第一固定部和第二固定部，所述第一固定部与所述第二固定部平行且均设置有通孔，所述第二预紧件穿过所述通孔将所述第二压电驱动器和所述桥式放大器固定连接。在本专利技术的可选实施例中，所述柔性精密定位平台还包括输出平台和固定连接件；所述桥式放大器还包括相对应的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述第二柔性铰链件固定连接，所述第二柔性铰链件的远离所述桥式放大器的一端设置有定位孔，所述固定连接件穿过所述定位孔将所述输出平台与所述第二柔性铰链件固定连接。在本专利技术的可选实施例中，所述输出平台为圆环结构且设置有第一组固定连接孔和第二组固定连接孔；所述第一组固定连接孔的数量与所述第二柔性铰链件的数量相同且一一对应，所述第二组固定连接孔与所述第一组固定连接孔交错设置。在本专利技术的可选实施例中，所述柔性精密定位平台还包括底座，所述竖向驱动组件还包括第三柔性铰链件，所述第三柔性铰链件固定设置于所述第二连接部的背离所述第二压电驱动器的一侧；所述底座与所述支撑件的远离所述输出平台的一侧固定连接，所述第三柔性铰链件与所述底座相贴设置。在本专利技术的可选实施例中，所述柔性精密定位平台还包括底座，所述竖向驱动组件还包括第三柔性铰链件，所述第三柔性铰链件固定设置于所述第二连接部的背离所述第二压电驱动器的一侧；所述底座与所述支撑件的远离所述输出平台的一侧固定连接，所述第三柔性铰链件与所述底座相贴设置。本专利技术实施例的有益效果是：结构简单、设计合理，具有5个解耦自由度，可实现沿X轴、Y轴、Z轴的平动，及其绕X轴、Y轴的偏摆转动。提高了输出精度，提高了定位性能，具有高刚度、高精度、低惯量、体积小、重量轻、结构紧凑、无误差积累等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。图1为本专利技术实施例1提供的驱动组件的示意图；图2为图1中柔性驱动体的示意图；图3为本专利技术实施例2提供的柔性精密定位平台的示意图；图4为图3的第二视角的示意图；图5为图4中竖向驱动组件的示意图。图标：100-柔性精密定位平台；10-驱动组件；103-第一压电驱动器；105-柔性驱动体；1052-固定平台；1054-第一柔性铰链件；1056-半桥式驱动部；108-第一预紧件；15-横向驱动组件；20-竖向驱动组件；202-桥式放大器；203-第二压电驱动器；204-第二预紧件；205-第二柔性铰链件；207-第三柔性铰链件；22-输出平台；223-第一组固定连接孔；226-第二组固定连接孔；25-底座；28-支撑件。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动组件，其特征在于，包括第一压电驱动器和柔性驱动体，所述柔性驱动体包括多个半桥式驱动部、多个第一柔性铰链件以及固定平台；所述第一柔性铰链件的数量为所述半桥式驱动部的数量的二倍，两个所述第一柔性铰链件分别与一个所述半桥式驱动部的两端一一对应连接；所述固定平台位于所述多个第一柔性铰链件的中间且与全部所述第一柔性铰链件固定连接，所述半桥式驱动部与所述第一柔性铰链件固定连接且位于与其连接的所述第一柔性铰链件的远离所述固定平台的一侧；所述第一压电驱动器与所述半桥式驱动部数量相同且一一对应，所述第一压电驱动器通过第一预紧件与所述半桥式驱动部固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种驱动组件，其特征在于，包括第一压电驱动器和柔性驱动体，所述柔性驱动体包括多个半桥式驱动部、多个第一柔性铰链件以及固定平台；所述第一柔性铰链件的数量为所述半桥式驱动部的数量的二倍，两个所述第一柔性铰链件分别与一个所述半桥式驱动部的两端一一对应连接；所述固定平台位于所述多个第一柔性铰链件的中间且与全部所述第一柔性铰链件固定连接，所述半桥式驱动部与所述第一柔性铰链件固定连接且位于与其连接的所述第一柔性铰链件的远离所述固定平台的一侧；所述第一压电驱动器与所述半桥式驱动部数量相同且一一对应，所述第一压电驱动器通过第一预紧件与所述半桥式驱动部固定连接。2.根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述半桥式驱动部的数量为四个，所述第一柔性铰链件的数量为八个，一个所述半桥式驱动部与两个所述第一柔性铰链件形成偏摆组；四个所述偏摆组绕所述固定平台的中心线旋转对称。3.根据权利要求1所述的驱动组件，其特征在于，所述第一柔性铰链件为工字型结构。4.根据权利要求1-3任意一项所述的驱动组件，其特征在于，所述半桥式驱动部为U型结构且包括依次连接的第一柱、第二柱以及第三柱，所述第一柱和所述第三柱对应设置有固定孔，所述第二柱设置有连接孔；所述第一压电驱动器位于所述第一柱与所述第三柱之间，所述第一预紧件穿过所述固定孔将所述第一压电驱动器与所述半桥式驱动部固定连接。5.一种柔性精密定位平台，其特征在于，包括竖向驱动组件、支撑件以及权利要求1-4任意一项所述的驱动组件，所述驱动组件为横向驱动组件；所述竖向驱动组件的数量与所述半桥式驱动部的数量相同且一一对应连接，所述竖向驱动组件与所述横向驱动组件相互垂直，所述支撑件位于所述横向驱动组件的远离所述竖向驱动组件的一侧；所述竖向驱动组件...

【专利技术属性】
技术研发人员：王耿，王海涛，赵彦如，王莹，王帅旗，周克辛，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南,41