超精密执行系统及多维运动集成平台技术方案

本发明专利技术提供了一种超精密执行系统及多维运动集成平台，包括：驱动机构，提供驱动力；传动机构，具有第一壳体、布置在所述第一壳体内部的活塞体，所述活塞体与所述第一壳体之间形成第一流体空间；执行机构，具有第二壳体、在所述第二壳体内部的执行体，所述执行体与所述第二壳体之间形成第二流体空间，第二流体空间连通第一流体空间，所述驱动机构能够驱使所述活塞体在所述第一壳体内部滑动进而使得所述第一流体空间内部的空间改变进而驱使执行体在第二壳体的内部滑动实现不同的运动位移。本发明专利技术具有驱动速度可调，精度高、不易受振动干扰等优势，且能够实现大负载驱动。且能够实现大负载驱动。且能够实现大负载驱动。

【技术实现步骤摘要】
超精密执行系统及多维运动集成平台


[0001]本专利技术涉及精密微位移
，具体地，涉及一种超精密执行系统及多维运动集成平台。

技术介绍

[0002]近年来，工业机器人因其结构简单、加工性能稳定、工作空间大、低成本等优点，已广泛应用于装配、焊接、打磨、抛光以及工件的上下料等场合。然而由于工业机器人串联开环的结构形式，致使其绝对定位精度较差，通常大于
±
1mm。因此，为使机器人能够应用于精密加工制造领域，必须增加其精密度，在铣削、钻孔等切削受力较大的场合，工件加工精度往往无法得到保证，使得工业机器人在高精度加工中的应用受到限制。
[0003]现有技术中采用电机丝杠常规驱动方式实现超精密驱动，丝杠间隙始终伴随，传动间隙带来的运动不确定性使得位移移动精度不够，往往造成速度慢，精度低、易受振动干扰等缺点，且在面对大负载驱动时也存在其缺陷。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种超精密执行系统及多维运动集成平台。
[0005]根据本专利技术提供的一种超精密执行系统，包括：
[0006]驱动机构，提供驱动力；
[0007]传动机构，具有第一壳体、布置在所述第一壳体内部的活塞体，所述活塞体与所述第一壳体之间形成第一流体空间，所述第一流体空间用于容纳流体；
[0008]执行机构，具有第二壳体、部分或全部布置在所述第二壳体内部的执行体，所述执行体与所述第二壳体之间形成第二流体空间，所述第二流体空间连通所述第一流体空间，所述驱动机构能够驱使所述活塞体在所述第一壳体内部滑动进而使得所述第一流体空间内部的空间改变使得流体从第一流体空间流入第二流体空间或流体从第二流体空间抽入到所述第一流体空间中进而驱使执行体在第二壳体的内部滑动，其中，所述第一流体空间与第二流体空间的横截面积不同使得活塞体和执行体具有不同的运动位移。
[0009]优选地，所述执行体的运动为平动和/或转动。
[0010]优选地，一个所述驱动机构和一个所述传动机构形成一套动力组，系统被配置为多套所述动力组且多套所述动力组中的所述第一流体空间的横截面积均不同，其中，所述第二流体空间的横截面积的大小在横截面积最大的第一流体空间和横截面积最小的第一流体空间之间。
[0011]优选地，一个所述驱动机构和一个所述传动机构形成一套动力组，系统被配置为所述动力组连接多个执行机构，一个所述动力组通过阀门切换能够连接任一个所述执行机构，其中，多个所述执行机构中所述第二流体空间的横截面积全部不同、部分相同或全部相同。
[0012]优选地，一个所述驱动机构和一个所述传动机构形成一套动力组，系统被配置为多个所述动力组连接一个执行机构，其中，所述执行机构中的第二流体空间的横截面积均大于第一流体空间的横截面积。
[0013]优选地，所述活塞体为磁性无活塞杆活塞体，所述驱动机构依靠磁力驱动所述活塞体运动。
[0014]优选地，所述驱动机构采用如下任一种形式：
[0015]电机丝杠组件；
[0016]电机连杆曲柄组件；
[0017]音圈电机；
[0018]齿轮齿条组件；
[0019]凸轮组件；
[0020]直线电机；
[0021]液压泵组件。
[0022]优选地，所述流体为液体、气体或纳米球体。
[0023]根据本专利技术提供的一种多维运动集成平台，包括所述的超精密执行系统，具有多个执行机构，多个所述执行机构通过一套动力组驱动或者通过相匹配的多个动力组驱动以实现所述多个执行机构相配合的功能执行，其中，一套所述动力组包括一个驱动机构和一个传动机构。
[0024]优选地，还包括控制系统，所述控制系统分别与驱动机构、系统所具有的阀门控制连接。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0026]1、本专利技术通过采用电机和负压系统组合集成系统实现了超精密驱动，解决了现有技术中丝杠驱动有间隙、传动间隙带来的运动不确定性使得位移移动精度不够的问题，具有驱动速度可调，精度高、不易受振动干扰等优势，且能够实现大负载驱动。
[0027]2、本专利技术能够实现粗调和细调相结合的位移驱动调节，实现了快慢速复合液压传动驱动，无噪声，静压力驱动，实现了轻质量小惯性灵巧快速的运动效果。
[0028]3、本专利技术无减速器，动力系统空间任意布置，软导管连接两个容纳空间使得布置位置灵活，增加了产品的通用性。
[0029]4、本专利技术基于速度控制，速度和时间乘积的线性位移位姿控制，平转动任意组合的驱动系统构建模式，
[0030]5、本专利技术无振动直接干扰或者振动直接干扰小，能够实现微纳米分辨率驱动性能。
附图说明
[0031]通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0032]图1为本专利技术的结构示意图，其中，采用电机丝杠的驱动结构，执行体为平动，第一容纳空间的横截面积大于第二容纳空间的横截面积；
[0033]图2为的结构示意图，其中，采用电机丝杠的驱动结构，执行体为平动，第一容纳空
间的横截面积小于第二容纳空间的横截面积；
[0034]图3为本专利技术的结构示意图，其中，采用电机丝杠的驱动结构，执行体为转动，第一容纳空间的横截面积小于第二容纳空间的横截面积；
[0035]图4为的结构示意图，其中，采用电机丝杠的驱动结构，执行体为转动，第一容纳空间的横截面积大于第二容纳空间的横截面积；
[0036]图5为采用两套动力组和一个执行机构时的结构示意图，其中，执行体为平动；
[0037]图6为采用两套动力组和一个执行机构时的结构示意图，其中，执行体为转动；
[0038]图7为采用一套动力组和一个执行机构时的结构示意图，其中，执行体为平动，活塞体的两端均为第一容纳空间并通过两个第一容纳空间从执行体的两端同步驱动；
[0039]图8为采用一套动力组和多个执行机构时的结构示意图，其中，执行体为平动；
[0040]图9为采用多套动力组驱动一个执行机构时的结构示意图，其中，执行体为平动或转动；
[0041]图10为驱动机构采用音圈电机驱动时的结构示意图，其中，执行体为平动；
[0042]图11为采用两套动力组和一个执行机构时的结构示意图，其中，执行体为平动，两套动力组同步动作且动作方向相反，驱动机构采用音圈电机；
[0043]图12为采用一套动力组和多个执行机构时的结构示意图，其中，执行体为平动，驱动机构采用音圈电机；
[0044]图13为多维运动集成平台为6维平台时的结构示意图；
[0045]图14为多维运动集成平台为机器人关节手臂时的结构示意图。
[0046]图中示出：
[0047]驱动机构1
[0048]传动机构2
[0049]第一壳体21
[0050]活塞体22
[0051]第一流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超精密执行系统，其特征在于，包括：驱动机构(1)，提供驱动力；传动机构(2)，具有第一壳体(21)、布置在所述第一壳体(21)内部的活塞体(22)，所述活塞体(22)与所述第一壳体(21)之间形成第一流体空间(23)，所述第一流体空间(23)用于容纳流体；执行机构(3)，具有第二壳体(31)、部分或全部布置在所述第二壳体(31)内部的执行体(32)，所述执行体(32)与所述第二壳体(31)之间形成第二流体空间(33)，所述第二流体空间(33)连通所述第一流体空间(23)，所述驱动机构(1)能够驱使所述活塞体(22)在所述第一壳体(21)内部滑动进而使得所述第一流体空间(23)内部的空间改变使得流体从第一流体空间(23)流入第二流体空间(33)或流体从第二流体空间(33)抽入到所述第一流体空间(23)中进而驱使执行体(32)在第二壳体(31)的内部滑动，其中，所述第一流体空间(23)与第二流体空间(33)的横截面积不同使得活塞体(22)和执行体(32)具有不同的运动位移。2.根据权利要求1所述的超精密执行系统，其特征在于，所述执行体(32)的运动为平动和/或转动。3.根据权利要求1所述的超精密执行系统，其特征在于，一个所述驱动机构(1)和一个所述传动机构(2)形成一套动力组，系统被配置为多套所述动力组且多套所述动力组中的所述第一流体空间(23)的横截面积均不同，其中，所述第二流体空间(33)的横截面积的大小在横截面积最大的第一流体空间(23)和横截面积最小的第一流体空间(23)之间。4.根据权利要求1所述的超...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨斌堂，张亚辉，曹树，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：