一种四稳态二维微动平台制造技术

本发明专利技术提供了一种四稳态二维微动平台，其能解决现有的微动平台在无外力输入的情况下无法实现在多个稳定位置进行停留的问题。其包括基座、动平台和堆叠压电驱动器以及三段式全柔顺双稳态机构，动平台的X轴向两端、Y轴向两端分别连接有一组传动梁组件，每组传动梁组件分别通过一组三段式全柔顺双稳态机构与基座连接，位于同一轴向上的两组三段式全柔顺双稳态机构到所述动平台的中心点O的距离a相同且该两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行，每一组全柔顺双稳态机构分别与一堆叠压电驱动器相对设置，堆叠压电驱动器固装于基座上。

【技术实现步骤摘要】
一种四稳态二维微动平台
本专利技术涉及微动平台结构领域，具体为一种四稳态二维微动平台。
技术介绍
微动平台是通过柔性结构的弹性变形来传递力和位移的微定位机构。由于其采用整体式加工，故不需要装配，也不存在间隙、摩擦及磨损。另外，由于通常采用压电执行器驱动，微动平台具备较高的位移分辨率，且刚度大、体积小、承载力强，被广泛应用于微纳米级定位系统中。目前，在精密机械装配或定位中，通常需要微动平台在多个点位进行停留，以便完成相应的操作，将所需要的操作点位设计为稳态位置，可以使平台在相应点位停留而不要需要额外的力(或能量)；同时操作点位距离稳态位置越近，移动到该点所需的能量也就越少；并且具有多个稳态位置的微动平台在一定程度上也可以节省工作所需要的能量。公告号为CN103225728B、CN105551836B的中国专利技术专利分别公开了一种压电陶瓷驱动的二维并联微动平台和一种二维微动平台装置，其虽都具备很高的定位精度，但是此类机构在无外力输入的情况下，都无法实现在多个稳定位置的停留。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种四稳态二维微动平台，其能解决现有的微动平台在无外力输入的情况下无法实现在多个稳定位置进行停留的问题。其技术方案为，一种四稳态二维微动平台，其包括基座、动平台和堆叠压电驱动器，其特征在于：其还包括三段式全柔顺双稳态机构，所述动平台的X轴向两端、Y轴向两端分别连接有一组传动梁组件，每组所述传动梁组件分别通过一组所述三段式全柔顺双稳态机构与所述基座连接，位于同一轴向上的两组所述三段式全柔顺双稳态机构到所述动平台的中心点O的距离a相同且该两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行，每一组所述全柔顺双稳态机构分别与一所述堆叠压电驱动器相对设置，所述堆叠压电驱动器固装于所述基座上。进一步的，每组所述传动梁组件均包括两根平行设置的传动梁，其中位于所述动平台的X轴向两端的两组传动梁组件均沿X轴向平行设置，位于所述动平台的Y轴向两端的两组传动梁组件均沿Y轴向平行设置。更进一步的，每根所述传动梁的两端分别通过一浅切口椭圆柔性铰链与所述动平台、所述三段式全柔顺双稳态机构连接。进一步的，每组所述三段式全柔顺双稳态机构均分别包括一根梭和四组连接梁组件，所述梭朝向动平台的一侧面为动平台连接面，所述动平台连接面通过所述一组传动梁组件与所述动平台相连，所述梭的两个相对的且分别朝向基座并同时与所述动平台连接面相邻接的端面分别通过两组所述连接梁组件与所述基座相连。更进一步的，每组连接梁组件分别包括一刚性梁和两根柔性梁，所述两根柔性梁分别为梭端柔性梁、基座端柔性梁，所述刚性梁的轴向两端分别与所述梭端柔性梁、基座端柔性梁的一端连接，且所述梭端柔性梁的另一端与所述梭连接、基座端柔性梁的另一端与所述基座相连。更进一步的，所述梭端柔性梁与所述梭形成的连接角度为非直角。进一步的，所述基座为长方体结构，且所述基座有一组相对的面为正方形面。更进一步的，所述基座的一对相对的正方形面上开设有贯通的呈十字形的镂空槽，所述动平台位于所述呈十字形的镂空槽内，所述呈十字形的镂空槽的四个槽底面的中央位置分别固装有一所述堆叠压电驱动器。进一步的，所述动平台为长方体结构且其中一对相对的面为正方形面，所述动平台的一对正方形面与所述基座的一对正方形面平行设置，分别连接于所述为长方体结构的动平台的X轴向两端、Y轴向两端的三段式全柔顺双稳态机构中的基座端柔性梁均固接于所述基座的呈十字形的镂空槽的侧面槽壁上。进一步的，所述基座、动平台、三段式全柔顺双稳态机构、浅切口椭圆柔性铰链、所述传动梁为一体结构。本专利技术的有益效果在于：其基座与动平台之间通过X轴向两端、Y轴向两端的四组三段式全柔顺双稳态机构来进行连接，并且位于同一轴向上的两组三段式全柔顺双稳态机构到动平台的中心点的距离相同且该两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行，从而动平台能够在无外力输入的情况下实现在四个稳定位置进行停留。附图说明图1为本专利技术一种四稳态二维微动平台的立体示意图；图2为本专利技术一种四稳态二维微动平台的主视结构示意图。附图标记：10-基座，11-镂空槽，11a-槽底面，11b-侧面槽壁，20-动平台，30-堆叠压电驱动器，40-三段式全柔顺双稳态机构，41-梭，421-刚性梁，422-梭端柔性梁，423-基座端柔性梁，50-传动梁组件，51-传动梁，52-传动梁，60-浅切口椭圆柔性铰链。具体实施方式见图1和图2，本专利技术一种四稳态二维微动平台，其包括基座10、动平台20和堆叠压电驱动器30以及三段式全柔顺双稳态机构40，动平台的X轴向两端、Y轴向两端分别连接有一组传动梁组件50，每组传动梁组件分别通过一组三段式全柔顺双稳态机构40与基座10连接，位于同一轴向上的两组三段式全柔顺双稳态机构40到动平台20的中心点O的距离a相同且该两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行，即本实施例的图2中，位于X轴向上的左、右两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行，位于Y轴向上的上、下两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行；每一组全柔顺双稳态机构40分别与一堆叠压电驱动器50相对设置。每组传动梁组件50均包括两根平行设置的传动梁51、52，其中位于动平台20的X轴向两端的两组传动梁组件50均沿X轴向平行设置，位于动平台20的Y轴向两端的两组传动梁组件50均沿Y轴向平行设置。传动梁51、传动梁52的两端分别通过一浅切口椭圆柔性铰链60与动平台20、三段式全柔顺双稳态机构连接。每组三段式全柔顺双稳态机构40均分别包括一根梭41和四组连接梁组件，梭41朝向动平台20的一侧面为动平台连接面，动平台连接面通过一组传动梁组件50与动平台20相连接，梭41的两个相对的且分别朝向基座10并同时与动平台连接面相邻接的端面分别通过两组连接梁组件与基座10相连；每组连接梁组件分别包括一刚性梁421和两根柔性梁，两根柔性梁分别为梭端柔性梁422、基座端柔性梁423，刚性梁421的轴向两端分别与梭端柔性梁422的一端、基座端柔性梁423的一端连接，且梭端柔性梁422的另一端与梭41连接、基座端柔性梁423的另一端与基座10相连；且梭端柔性梁422与梭41形成的夹角为非直角。基座10为长方体结构，且基座10有一组相对的面为正方形面，本实施例中基座10的顶面与底面为正方形面；基座10的一对相对的正方形面上，开设有贯通的呈十字形的镂空槽11，该呈十字形的镂空槽11具有四个呈十字形联通矩形通槽，各个矩形通槽分别具有一槽底面11a以及位于该槽底面11a两侧的侧面槽壁11b；动平台20位于该贯通的呈十字形的镂空槽11内，且呈十字形的镂空槽的四个槽底面11a的中央位置分别固装有一堆叠压电驱动器30。动平台20为长方体结构且其中一对相对的面为正方形面，本实施例中动平台20的顶面与底面为正方形面，动平台20的一对正方形面与基座的一对正方形面平行设置，分别连接于为长方体结构的动平台20的X轴向两端、Y轴向两端的三段式全柔顺双稳态机构中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四稳态二维微动平台，其包括基座、动平台和堆叠压电驱动器，其特征在于：其还包括三段式全柔顺双稳态机构，所述动平台的X轴向两端、Y轴向两端分别连接有一组传动梁组件，每组所述传动梁组件分别通过一组所述三段式全柔顺双稳态机构与所述基座连接，位于同一轴向上的两组所述三段式全柔顺双稳态机构到所述动平台的中心点的距离相同且该两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行，每一组所述全柔顺双稳态机构分别与一所述堆叠压电驱动器相对设置，所述堆叠压电驱动器固装于所述基座上。/n

【技术特征摘要】
1.一种四稳态二维微动平台，其包括基座、动平台和堆叠压电驱动器，其特征在于：其还包括三段式全柔顺双稳态机构，所述动平台的X轴向两端、Y轴向两端分别连接有一组传动梁组件，每组所述传动梁组件分别通过一组所述三段式全柔顺双稳态机构与所述基座连接，位于同一轴向上的两组所述三段式全柔顺双稳态机构到所述动平台的中心点的距离相同且该两组三段式全柔顺双稳态机构相互平行，每一组所述全柔顺双稳态机构分别与一所述堆叠压电驱动器相对设置，所述堆叠压电驱动器固装于所述基座上。


2.根据权利要求1所述的一种四稳态二维微动平台，其特征在于：每组所述传动梁组件均包括两根平行设置的传动梁，其中位于所述动平台的X轴向两端的两组传动梁组件均沿X轴向平行设置，位于所述动平台的Y轴向两端的两组传动梁组件均沿Y轴向平行设置。


3.根据权利要求2所述的一种四稳态二维微动平台，其特征在于：每根所述传动梁的两端分别通过一浅切口椭圆柔性铰链与所述动平台、所述三段式全柔顺双稳态机构连接。


4.根据权利要求1～3中任一所述的一种四稳态二维微动平台，其特征在于：每组所述三段式全柔顺双稳态机构均分别包括一根梭和四组连接梁组件，所述梭朝向动平台的一侧面为动平台连接面，所述动平台连接面通过所述一组传动梁组件与所述动平台相连，所述梭的两个相对的且分别朝向基座并同时与所述动平台连接面相邻接的端面分别通过两组所述连接梁组件与所述基座相连。


5.根据权利要求4所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹浩峰，
申请(专利权)人：宁波开放大学宁波社区大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33