多自由度功能操纵平台与功能操纵系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种多自由度功能操纵平台，包含平台组件与功能组件，平台组件、功能组件分别构成运载部、工作部；所述平台组件包含第一承载台、第二承载台以及直线位移组件，所述直线位移组件沿长度方向的两端分别与第一承载台、第二承载台相连，第一承载台与第二承载台之间设置有一个或多个所述直线位移组件；功能组件与平台组件之间形成加工空间。本实用新型专利技术还提供了一种包含上述多自由度功能操纵平台的多自由度功能操纵系统。本实用新型专利技术能够满足如研磨、钻孔、扩孔，测量工具如传感器，或手术工具如穿刺等多种操作的需要，极大丰富了本实用新型专利技术的使用范围。

【技术实现步骤摘要】
多自由度功能操纵平台与功能操纵系统
本技术涉及加工、医疗、机器人领域、具体地，涉及一种多自由度功能操纵平台与加工系统。
技术介绍
近些年来，多维运动平台设计和应用广泛，基于驱动执行器的运动平台多种多样，这类平台或利用电机加速器驱动系统或利用智能材料驱动系统来实现。但是，基于这些执行系统实现的平台，存在或结构复杂，驱动环节多，效率低，经度差；或者精度高，形成小，不易控制等问题。因此，需要一种驱动方式简捷，容易控制，驱动位移体积比大，操控灵活的驱动部件基础上实现的多维度复合运动操纵或加工平台。配合刀具或针具而成为新型加工或手术操纵的基础支持平台系统。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本技术的目的是提供一种多自由度功能操纵平台与加工系统。根据本技术提供的多自由度功能操纵平台，包含平台组件与功能组件，平台组件、功能组件分别构成运载部、工作部；所述平台组件包含第一承载台、第二承载台以及直线位移组件，所述直线位移组件沿长度方向的两端分别与第一承载台、第二承载台相连，第一承载台与第二承载台之间设置有一个或多个所述直线位移组件；功能组件与平台组件之间形成加工空间。优选地，功能组件包含功能部件与活动床；功能组件位于平台组件的上方或下方；功能部件包含刀具、测具、能量传递体、手术用具或针具。优选地，所述功能部件包含伸缩杆，伸缩杆沿轴向的两端中一端通过球铰或活动连接安装在第一承载台上；或者，伸缩杆的两端自由，伸缩杆中间以定子部件或外壳体连接第二承载台；伸缩杆沿轴向的两端中另一端与活动床连接或探及，第二承载台构成功能部件受体；或者，第二承载台上设置有限向通孔，伸缩杆贯穿所述限向通孔后操纵或加工位于活动床上的功能部件受体。优选地，直线位移组件和/或伸缩杆包含驱动部，驱动部包含形变致动件与驱动变形结构，形变致动件包含在轴向方向上依次连接的第一牵引部、变形部、第二牵引部；驱动变形结构包含驱动电磁体与动作磁体，动作磁体紧固安装在第一牵引部与第二牵引部上；驱动电磁体驱动动作磁体运动。优选地，变形部上设置有多个张合槽，张合槽的径向延伸方向沿变形部的径向方向；沿变形部周向方向，多个张合槽的槽口位置存在不同，不同槽口位置的张合槽在沿变形部轴向方向上依次交错布置。优选地，动作磁体包含动作永磁体和/或动作电磁体；形变致动件上安装有位移传感器，所述位移传感器包含以下任一种或任多种结构：--磁电传感器；--霍尔传感器；--电容传感器；--电涡流传感器；--应变片。优选地，还包含预紧件，多个预紧件中包含有第一预紧部与第二预紧部，第一预紧部、第二预紧部分别与第一牵引部、第二牵引部相连；所述预紧件包含以下任一种或任多种结构：--刚性预紧结构；--预紧永磁体；--预紧弹簧。优选地，包含多个直线位移组件串联连接和/或并联连接；多个直线位移组件之间的驱动方向平行或者不平行；多个直线位移组件串联连接形成直线位移链，以下任一个或全部位置上设置有铰链：相邻两个直线位移组件之间；直线位移链沿轴向的端部。优选地，直线位移组件包含位移操纵单元装置；位移操纵单元装置包含壳体、驱动电磁体、驱动箝位机构以及运动件；设置的两个运动件相背对的两端分别形成第一牵引部、第二牵引部，两个运动件之间设置的连接件形成变形部；驱动电磁体安装在壳体上，运动件安装在驱动箝位机构上。本技术还提供了一种多自由度功能操纵系统，包含罩壳与上述的多自由度功能操纵平台；罩壳内部形成容物空间，平台组件与功能组件均位于所述容物空间中；所述容物空间中还设置有监测传感部。尤其是，驱动部包括形变致动件与驱动变形结构，所述形变致动件上设置有通行孔与张合槽；所述通行孔沿形变致动件轴向方向延伸，通行孔贯穿形变致动件沿轴向方向两个端面中的一个端面或全部两个端面；多个张合槽沿形变致动件轴向方向布置，多个所述张合槽中包含箝位槽与驱动槽；驱动变形结构驱动张合槽的两个槽壁面之间相互靠拢和/或远离；或者，在驱动变形结构的驱动作用下，利用多个形变致动件所构成结构的可伸缩变形的特性，使得成对的形变致动件能够进行驱动或箝位。优选地，张合槽与通行孔相互连通，所述箝位槽贯穿或不贯穿形变致动件的侧面；所述驱动槽贯穿形变致动件的侧面；形变致动件包含运动部和/或限位部；箝位槽、驱动槽分别位于限位部、运动部上；槽口在形变致动件周向方向上的位置相反的两个驱动槽形成一个驱动组，运动部上设置有一个或多个驱动组。优选地，还包含外壳与限位块；所述驱动变形结构包含驱动电磁体与动作磁体；驱动电磁体安装在外壳上，动作磁体安装在形变致动件上；形变致动件通过所述限位块轴向固定在外壳上；动作磁体布置在张合槽的一侧或两侧。优选地，外壳中安装有多个形变致动件；多个所述形变致动件中包含有第一动向致动件与第二动向致动件；或者，多个所述形变致动件中包含有依次相连的第一箝位致动件、伸缩致动件以及第二箝位致动件；多个形变致动件均配有独立的驱动电磁体；或者，多个形变致动件共用一个驱动电磁体。优选地，通行孔在沿轴向延伸方向上内径存在变化；第一箝位致动件和/或第二箝位致动件形成箝位致动件，所述动作磁体嵌入式安装在箝位致动件中；箝位槽在径向延伸方向上位于箝位致动件外轮廓线之内，多个箝位槽在箝位致动件轴向方向上依次布置。优选地，沿形变致动件轴向方向依次设置有第一箝位槽、第一驱动槽、第二驱动槽、第二箝位槽这四个张合槽；第一驱动槽与第二驱动槽构成所述驱动组；动作磁体在第一箝位槽、第一驱动槽以及第二驱动槽处产生的磁极方向相同，动作磁体在第一箝位槽与第二箝位槽处产生的磁极方向相反。优选地，所述动作磁体包含动作永磁体或动作电磁铁；或者，动作磁体包含动作永磁体与动作电磁铁，动作电磁铁位于伸缩致动件在两个驱动槽之间的部分上；在伸缩致动件纵截面上，包含两个动作磁体分布呈非对称磁力布置。优选地，所述驱动变形结构包含以下任一种或任多种结构：--压电材料件；--形状记忆合金弹簧；--热膨胀材料件；--磁致伸缩材料件；--静电电极板；--液压膨胀体；--气动膨胀体；--磁流变液材料件；驱动变形结构位于张合槽中以下任一个或任多个位置：--靠近槽口的一端；--靠近槽底面的一端；--张合槽沿径向延伸方向的中部。优选地，形变致动件上还设置有传感组件；所述传感组件包含以下任一种或任多种结构：--静电电极对；--应变片；--压阻材料件；--导电碳纳米管；--石墨烯件；--光纤。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：1、本技术通过直线位移组件与活动床的设置，能够实现操纵功能部件、功能部件与被操纵或被实施功能对象，或对加工件同时具有一个以上自由度操纵预加工，满足功能部件如研磨、钻孔、扩孔，测量工具如传感器，或手术工具如穿刺等多种操作的需要，极大丰富了本技术的使用范围。2、本技术对多个直线位移组件进行串联和/或并联，能够对平台组件的直线位移长度与连接强度之间进行设定，适用性强。3、本技术结构简单，组成部件少，通过驱动电磁体实现直线位移组件伸缩的控制，预弹性挤压状态下、预应力作用下的加工，箝位部的设置，使得本技术具有良好的运动导向性与连续性，并适用于小体积快速大行程，大负载体积比的运动场合。4、本技术中设置有监测传感部与位移传感器，在操纵或加工过程中能够实时监控工作状态，在本实用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多自由度功能操纵平台，其特征在于，包含平台组件(500)与功能组件(600)，平台组件(500)、功能组件(600)分别构成运载部、工作部；所述平台组件(500)包含第一承载台(511)、第二承载台(512)以及直线位移组件(520)，所述直线位移组件(520)沿长度方向的两端分别与第一承载台(511)、第二承载台(512)相连，第一承载台(511)与第二承载台(512)之间设置有一个或多个所述直线位移组件(520)；功能组件(600)与平台组件(500)之间形成加工空间。

【技术特征摘要】
1.一种多自由度功能操纵平台，其特征在于，包含平台组件(500)与功能组件(600)，平台组件(500)、功能组件(600)分别构成运载部、工作部；所述平台组件(500)包含第一承载台(511)、第二承载台(512)以及直线位移组件(520)，所述直线位移组件(520)沿长度方向的两端分别与第一承载台(511)、第二承载台(512)相连，第一承载台(511)与第二承载台(512)之间设置有一个或多个所述直线位移组件(520)；功能组件(600)与平台组件(500)之间形成加工空间。2.根据权利要求1所述的多自由度功能操纵平台，其特征在于，功能组件(600)包含功能部件(610)与活动床(620)；功能组件(600)位于平台组件(500)的上方或下方；功能部件(610)包含刀具、测具、能量传递体、手术用具或针具。3.根据权利要求2所述的多自由度功能操纵平台，其特征在于，所述功能部件(610)包含伸缩杆(611)，伸缩杆(611)沿轴向的两端中一端通过球铰(612)或活动连接安装在第一承载台(511)上；或者，伸缩杆(611)的两端自由，伸缩杆(611)中间以定子部件或外壳体连接第二承载台(512)；伸缩杆(611)沿轴向的两端中另一端与活动床(620)连接或探及，第二承载台(512)构成功能部件受体；或者，第二承载台(512)上设置有限向通孔，伸缩杆(611)贯穿所述限向通孔后操纵或加工位于活动床(620)上的功能部件受体。4.根据权利要求3所述的多自由度功能操纵平台，其特征在于，直线位移组件(520)和/或伸缩杆(611)包含驱动部，驱动部包含形变致动件(521)与驱动变形结构(400)，形变致动件(521)包含在轴向方向上依次连接的第一牵引部(522)、变形部(523)、第二牵引部(524)；驱动变形结构(400)包含驱动电磁体(410)与动作磁体(450)，动作磁体(450)紧固安装在第一牵引部(522)与第二牵引部(524)上；驱动电磁体(410)驱动动作磁体(450)运动。5.根据权利要求4所述的多自由度功能操纵平台，其特征在于，变形部(523)上设置有多个张合槽(525)，张合槽(525)的径向延伸方向沿变形部(523)的径向方向；沿变...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，
申请(专利权)人：杨斌堂，
类型：新型
国别省市：上海,31