一种跨尺度全向精密定位系统技术方案

本发明专利技术公开了一种跨尺度全向精密定位系统，包括：工作台；承载台，设于工作台上，承载台具有光滑工作面；载物台，设于光滑工作面上；

【技术实现步骤摘要】
一种跨尺度全向精密定位系统


[0001]本专利技术涉及微装配
，尤其涉及一种跨尺度全向精密定位系统
。

技术介绍

[0002]微装配作为微制造
、
机器人操作等制造领域的前沿技术，近年来得到了越来越广泛的应用，其在促进武器装备小型化
、
智能化进程及提升民用高科技产品性能方面发挥着重要的作用
。
精密装配与微纳操作是激光核聚变装置
、
半导体电子制造
、
量子精密传感器研制等国防军事与重大科技战略领域的重要支撑技术，随着装配对象的微型化集成化发展趋势，微对象性能和功能不断提升，对其制造技术提出了高精度
、
柔性
、
智能化的新要求
。
近几十年来，工业装配领域对微操作的需求增加了，这是由于技术进步到微尺度组件装配的本质
。
微操作是对1～
100
μ
m
大小的微物体进行定位的研究，而且定位精度到了纳米级要求
。
也就是说微装配其中一项的装配难点在于微小对象或者器件的精确定位，尤其是大行程
、
超高精度的定位
。
[0003]为了提高微装配和微操作精度以及产品的质量，各国正研究使用自动化微装配机器人来支持微操作设备
。
微纳定位平台系统作为微操作和微装配机器人的关键组成部分，通常被设计来保证定位的准确性和可控性，由于这些特性，微纳定位平台系统被广泛应用，特别是在先进制造
、
电子
、
光学和生物医学等领域
。
[0004]目前现有微纳定位技术主要实现单向的精密定位，为了实现
XY
方向的全向定位，普遍采用堆叠的方式，但是在
Z
方向上的跳动误差非常大，达不到几十纳米的控制要求，即使加了
Z
向的检测反馈，也很难达到
XY
平面运动过程中的平面度，而且系统复杂性大大增加，控制难度增加，可靠性降低
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术不足，本专利技术的目的在于提供一种跨尺度全向精密定位系统
。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：
[0007]一种跨尺度全向精密定位系统，包括：
[0008]工作台；
[0009]承载台，设于所述工作台上，所述承载台具有光滑工作面；
[0010]载物台，设于所述光滑工作面上；
[0011]X
向滑动组件，设于所述工作台上且位于所述承载台的第一侧；
[0012]第一粘滑运动平台，连接于所述
X
向滑动组件上，所述第一粘滑运动平台通过第一连接件与所述载物台相连接且驱动所述载物台沿
Y
向运动；
[0013]Y
向滑动组件，设于所述工作台上且位于所述承载台的第二侧；
[0014]第二粘滑运动平台，连接于所述
Y
向滑动组件上，所述第二粘滑运动平台通过第二连接件与所述载物台相连接且驱动所述载物台沿
X
向运动；
[0015]旋转运动平台，设于所述载物台上
。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述第一粘滑运动平台
、
第二粘滑运动平台均包括粘滑座
、
第一位移放大机构
、
第一压电叠堆陶瓷
、
第一接触端和动子，所述第一位移放大机构连接于所述粘滑座，第一压电叠堆陶瓷安装于所述第一位移放大机构内，所述第一接触端的下端与所述第一位移放大机构相连接，上端连接于所述动子的下表面
。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述第一位移放大机构包括底块
、
相对设置的两个侧块
、
相对设置的两个端块以及第一柔性臂，两个所述端块均位于所述底块的上方，所述底块的两端分别与两个所述侧块的下部
、
所述端块与所述侧块之间均连接有第一柔性铰链，所述第一压电叠堆陶瓷预紧于两个所述端块之间，所述第一柔性臂的两端分别与两个所述侧块的上部相连接，所述第一柔性臂呈
V
形，所述第一柔性臂的中心部靠近所述第一压电叠堆陶瓷且与所述第一接触端的下端相连接
。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，所述旋转运动平台包括底座
、
固定端
、
轴承定子
、
动平台
、
两个第二位移放大机构以及两个第二压电叠堆陶瓷，所述固定端
、
轴承定子均固定于所述底座上，所述动平台能够在所述轴承定子内转动，两个所述第二压电叠堆陶瓷分别安装于两个所述第二位移放大机构内，每个所述第二位移放大机构的一端与所述固定端相连接，每个所述第二位移放大机构通过第二接触端与所述动平台相接触
。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述第二位移放大机构包括第一水平块
、
相对设置的两个第二水平块
、
相对设置的两个第三水平块以及两个第二柔性臂，所述第一水平块的两端分别与两个所述第二水平块
、
所述第三水平块与所述第二水平块之间均连接有第二柔性铰链，所述第二压电叠堆陶瓷预紧于两个所述第三水平块之间，两个所述第二柔性臂分别与两个所述第二水平块相连接，两个所述第二柔性臂组成
V
形，所述第二水平块与所述固定端之间连接有第三柔性铰链
。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，还设置有连接框，所述连接框套设于所述动平台外，所述第二接触端设置于所述连接框的内壁，所述连接框的外壁对称设置有两个过渡框，每个所述过渡框分别通过两个第四柔性铰链与两个所述第二柔性臂相连接
。
[0021]作为本专利技术的进一步改进，所述连接框内设置有圆形孔，所述第二接触端设置于所述圆形孔的孔壁且沿轴向延伸，所述第二接触端的横截面呈圆弧状
。
[0022]作为本专利技术的进一步改进，所述
X
向滑动组件包括
X
向滑动导轨
、
第一卡爪
、X
向滑块和第一滚珠螺丝，所述第一卡爪套设于所述
X
向滑动导轨外，所述
X
向滑块
、
第一滚珠螺丝均设置于所述第一卡爪上且分别与所述
X
向滑动导轨的两个相对侧面相接触，所述
Y
向滑动组件包括
Y
向滑动导轨
、
第二卡爪
、Y
向滑块和第二滚珠螺丝，所述第二卡爪套设于所述
Y
向滑动导轨外，所述
Y
向滑块
、
第二滚珠螺丝均设置于所述第二卡爪上且分别与所述
Y
向滑动导轨的两个相对侧面相接触
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种跨尺度全向精密定位系统，其特征在于，包括：工作台；承载台，设于所述工作台上，所述承载台具有光滑工作面；载物台，设于所述光滑工作面上；
X
向滑动组件，设于所述工作台上且位于所述承载台的第一侧；第一粘滑运动平台，连接于所述
X
向滑动组件上，所述第一粘滑运动平台通过第一连接件与所述载物台相连接且驱动所述载物台沿
Y
向运动；
Y
向滑动组件，设于所述工作台上且位于所述承载台的第二侧；第二粘滑运动平台，连接于所述
Y
向滑动组件上，所述第二粘滑运动平台通过第二连接件与所述载物台相连接且驱动所述载物台沿
X
向运动；旋转运动平台，设于所述载物台上
。2.
根据权利要求1所述的一种跨尺度全向精密定位系统，其特征在于，所述第一粘滑运动平台
、
第二粘滑运动平台均包括粘滑座
、
第一位移放大机构
、
第一压电叠堆陶瓷
、
第一接触端和动子，所述第一位移放大机构连接于所述粘滑座，第一压电叠堆陶瓷安装于所述第一位移放大机构内，所述第一接触端的下端与所述第一位移放大机构相连接，上端连接于所述动子的下表面
。3.
根据权利要求2所述的一种跨尺度全向精密定位系统，其特征在于，所述第一位移放大机构包括底块
、
相对设置的两个侧块
、
相对设置的两个端块以及第一柔性臂，两个所述端块均位于所述底块的上方，所述底块的两端分别与两个所述侧块的下部
、
所述端块与所述侧块之间均连接有第一柔性铰链，所述第一压电叠堆陶瓷预紧于两个所述端块之间，所述第一柔性臂的两端分别与两个所述侧块的上部相连接，所述第一柔性臂呈
V
形，所述第一柔性臂的中心部靠近所述第一压电叠堆陶瓷且与所述第一接触端的下端相连接
。4.
根据权利要求1所述的一种跨尺度全向精密定位系统，其特征在于，所述旋转运动平台包括底座
、
固定端
、
轴承定子
、
动平台
、
两个第二位移放大机构以及两个第二压电叠堆陶瓷，所述固定端
、
轴承定子均固定于所述底座上，所述动平台能够在所述轴承定子内转动，两个所述第二压电叠堆陶瓷分别安装于两个所述第二位移放大机构内，每个所述第二位移放大机构的一端与所述固定端相连接，每个所述第二位移放大机构通过第二接触端与所述动平台相接触
。5.
根据权利要求4所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈涛，凌明祥，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：