耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台及控制方法技术

本发明专利技术涉及一种耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台及控制方法，定位平台中的驱动单元、动子单元及钳位单元分别与基座连接，动子单元中动子两侧的薄片状结构分别与驱动单元和钳位单元输出端的凹槽间隙配合。同时给钳位单元和驱动单元中的压电叠堆分别施加具有一定时序的周期性方波和锯齿波驱动电压，实现动子的步进运动。优点在于：耦合了尺蠖仿生与寄生运动原理的各自优势，克服了尺蠖仿生式压电定位平台压电元件使用多、结构和控制复杂的问题以及寄生运动式压电定位平台自锁性差、回退运动显著的问题，为研制同时具备大行程、高承载能力、回退运动小、结构和控制简单的压电精密定位平台提供一种可行方案。

Piezoelectric positioning platform coupled with bionic and parasitic motion principle and its control method

The invention relates to a piezoelectric positioning platform and control method for coupling the bionic and parasitic motion of the inchworm. The driving unit, the moving unit and the clamping unit in the positioning platform are connected with the base seat respectively. The thin slice structure on the two sides of the moving subunit in the moving unit is respectively matched with the gap gap between the driving unit and the clamping unit output end. At the same time, the clamping unit and the piezoelectric stack in the driving unit are applied to the voltage of the periodic square wave and the sawtooth wave, respectively, to realize the step motion of the actuator. The advantage is: coupling the advantages of the bionic and parasitic motion of the inchworm, it overcomes the problem that the piezoelectric components of the bionic piezoelectric positioning platform of the inchworm are used, the structure and the control are complex, as well as the problems of the poor self locking and backstepping movement of the parasitic moving piezoelectric positioning platform, so as to develop a large stroke and a high bearing capacity at the same time. The piezoelectric precision positioning platform with small capacity, small backoff motion and simple structure and control provides a feasible solution.

【技术实现步骤摘要】
耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台及控制方法
本专利技术涉及精密机械、精密光学系统、显微操作、精密/超精密加工等领域，特别涉及一种耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台及控制方法。
技术介绍
基于压电材料设计的精密定位平台在精密机械、精密光学系统、显微操作、精密/超精密加工等领域具有重要应用。为解决单一压电元件输出位移非常有限的问题，研究人员提出了诸如尺蠖仿生、粘滑惯性、寄生运动等驱动原理，并设计研制了相应的大行程压电精密定位平台，一定程度上扩展了压电驱动精密定位平台的应用范围和领域。然而，基于上述原理研制的压电驱动精密定位平台也存在各自的缺点。典型的如尺蠖式压电定位平台具有输出力大、回退运动小、分辨率高等优点，但是其结构往往十分复杂、加工装配非常困难，而且由于需3个以上的压电元件时序动作，控制过程复杂。粘滑惯性式压电定位平台的结构和控制较为简单，但是其承载能力较低、而且运动过程存在明显的回退现象，限制了其使用。寄生运动式压电定位平台具备了粘滑式驱动器的优点，但是依然存在驱动电压为零时自锁性较差以及运动过程中存在明显的回退现象等问题。综上，现存的各类压电定位平台虽然可在高分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台，其特征在于：包括钳位单元、动子单元及驱动单元，所述驱动单元、动子单元及钳位单元分别通过螺钉与基座（1）连接。

【技术特征摘要】
1.一种耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台，其特征在于：包括钳位单元、动子单元及驱动单元，所述驱动单元、动子单元及钳位单元分别通过螺钉与基座（1）连接。2.根据权利要求1所述的耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台，其特征在于：所述的钳位单元由钳位垫块（4）、钳位压电叠堆（2）和钳位柔性铰链抓爪（3）组成，所述钳位压电叠堆（2）采用过盈配合方式安装在钳位柔性铰链抓爪（3）尾部的槽内，所述钳位柔性铰链抓爪（3）通过钳位垫块（4）与基座（1）的侧面连接。3.根据权利要求1所述的耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台，其特征在于：所述的驱动单元由驱动垫块（8）、驱动压电叠堆（9）和驱动柔性铰链抓爪（10）组成，所述驱动压电叠堆（9）采用过盈配合方式安装在驱动柔性铰链抓爪（10）尾部的槽内，所述驱动柔性铰链抓爪（10）通过驱动垫块（8）与基座（1）的上端面连接。4.根据权利要求1所述的耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台，其特征在于：所述的动子单元由导轨（5）、滑块（6）和动子（7）组成，所述导轨（5）通过螺钉与基座（1）连接，动子（7）通过螺钉固定在滑块（6）的上端，动子（7）伴随滑块（6）在导轨（5）上沿x方向运动，动子（7）两侧的薄片状结构分别与驱动单元和钳位单元输出端的凹槽实现间隙配合。5.一种耦合尺蠖仿生与寄生运动原理的压电定位平台的控制方法，其特征在于：同时给钳位...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨智鑫，黄虎，周晓勤，赵宏伟，范尊强，董景石，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22