阅读说明：本技术 一种可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台 (Two-degree-of-freedom compliant precision positioning platform capable of realizing motion decoupling ) 是由 甘金强 张俊仓 于 2019-10-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台,包括：定平台；第一微动平台,其通过第一柔顺机构与所述定平台连接,所述第一柔顺机构使所述第一微动平台沿横向微动；第二微动平台,其通过第二柔顺机构与所述第一微动平台连接,所述第二柔顺机构使所述第二微动平台沿纵向微动。本发明具有对两自由度的柔顺精密定位平台实现运动解耦的有益效果。(The invention discloses a two-degree-of-freedom compliant precision positioning platform capable of realizing motion decoupling, which comprises: fixing a platform; the first micro-motion platform is connected with the fixed platform through a first compliant mechanism, and the first compliant mechanism enables the first micro-motion platform to perform micro motion along the transverse direction; and the second micro-motion platform is connected with the first micro-motion platform through a second compliant mechanism, and the second compliant mechanism enables the second micro-motion platform to perform micro-motion along the longitudinal direction. The invention has the beneficial effect of realizing motion decoupling of the compliant precision positioning platform with two degrees of freedom.)

一种可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台

技术领域

本发明涉及精密机械设备领域。更具体地说，本发明涉及一种可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台。

背景技术

柔顺机构是一种依靠自身弹性构件的变形实现能量、力和运动的传递的新型机构，它与传统机械结构的不同之处在于，传统机械结构在运动时要极力避免构件变形带来的不利影响，而柔顺机构则充分利用弹性变形，并通过对变形特性的研究和控制建模来实现高精度的运动。柔顺机构的出现和发展，突破了机械科学的发展壁垒，为机构设计提出了新的研究方向，是未来机械学科研究的热点。

柔顺机构采用一体成型，抛弃了传统机械结构中的运动副，能够简化加工和安装，同时有利于消除构件间摩擦和磨损的问题，减少机构的保养和维护，能够延长机构使用寿命，提高机构的运动精度和使用性能。柔顺机构的优势引起了国内外学者的广泛关注与研究，其研究成果在诸多行业和领域内得到应用，特别是随着纳米技术的迅猛发展和压电陶瓷的大范围应用，基于柔顺机构和压电陶瓷的纳米级精密定位技术凭借其高精度、稳定性和快速的响应成为机械领域的研究热点。

近年来，国内外学者对基于柔顺机构的精密定位平台进行了一系列设计和研究，从一自由度到多自由度，从平面柔顺定位平台到空间柔顺定位平台，但是，柔顺机构容易产生寄生运动，由此带来的运动的耦合给柔顺定位平台的建模控制和运动精度带来了干扰，而现有以实现运动解耦为目标的柔顺定位平台设计往往存在解耦不彻底的问题。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台，可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台，包括：

定平台；

第一微动平台，其通过第一柔顺机构与所述定平台连接，所述第一柔顺机构使所述第一微动平台沿横向微动；

第二微动平台，其通过第二柔顺机构与所述第一微动平台连接，所述第二柔顺机构使所述第二微动平台沿纵向微动。

优选的是，所述定平台呈圆环形。

优选的是，所述第一微动平台呈圆环形，所述第一微动平台的外径小于所述定平台的内径。

优选的是，所述第二微动平台呈圆形，所述第二微动平台的直径小于所述第一微动平台的内径。

优选的是，所述定平台、所述第一微动平台、所述第二微动平台呈嵌套式结构。

优选的是，所述第一柔顺机构包括沿纵向对称设置的一对第一柔顺组件，所述第一柔顺组件连接所述定平台和所述第一微动平台。

优选的是，所述第一柔顺组件包括第一压电陶瓷驱动器、第一柔顺四杆机构、第一柔顺平行导向机构，所述第一压电陶瓷驱动器固定在所述定平台上，所述第一压电陶瓷驱动器沿横向伸缩，驱动所述第一柔顺四杆机构发生横向变形，所述第一柔顺平行导向机构产生纵向的变形，以弥补所述第一柔顺四杆机构发生横向变形引起的纵向缩短。

优选的是，所述第二柔顺机构包括沿横向对称设置的一对第二柔顺组件，所述第二柔顺组件连接所述第一微动平台和所述第二微动平台。

优选的是，所述第二柔顺组件包括第二压电陶瓷驱动器、第二柔顺四杆机构、第二柔顺平行导向机构，所述第二压电陶瓷驱动器固定在所述第一微动平台上，所述第二压电陶瓷驱动器沿纵向伸缩，驱动所述第二柔顺四杆机构发生纵向变形，所述第二柔顺平行导向机构产生横向的变形，以弥补所述第二柔顺四杆机构发生纵向变形引起的横向缩短。

本发明至少包括以下有益效果：

平台采用第一柔顺机构和第二柔顺机构设计，可实现平面两自由度运动的解耦；

平台设计改变传统平台外形，采用圆形平台外形，使平台的实验条件适应能力更强，且更加美观。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明其中一个技术方案的可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台的结构图；

图2为本发明其中一个技术方案的柔顺四杆机构变形前及变形后的结构图；

图3为本发明其中一个技术方案的柔顺平行导向机构变形前及变形后的结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“对称”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1～3所示，本发明提供一种可实现运动解耦的两自由度柔顺精密定位平台，包括：

定平台1，其为第一微动平台2提供固定的位置；

第一微动平台2，其通过第一柔顺机构3与所述定平台1连接，所述第一柔顺机构3使所述第一微动平台2沿横向微动，第一微动平台2为第二微动平台4提供横向移动的平台以及为第二微动平台4提供固定的位置；

第二微动平台4，其通过第二柔顺机构5与所述第一微动平台2连接，所述第二柔顺机构5使所述第二微动平台4沿纵向微动，实现平面两自由度运动的解耦。

在上述技术方案中，输入横向位移，第一柔顺机构3发生横向微动，从而带动第一微动平台2横向微动，输入纵向位移，第二柔顺机构5发生纵向微动，从而带动第二微动平台4发生纵向微动，实现调整第一微动平台2纵向的位置，调整第二微动平台4所在的横向和纵向位置，达到平面两自由度解耦的目的。

基于上述技术方案，进一步地，所述定平台1呈圆环形，为嵌入第一微动平台2和第二微动平台4提供结构基础，圆环形设计无棱角，磨损小。

基于上述技术方案，所述第一微动平台2呈圆环形，所述第一微动平台2的外径小于所述定平台1的内径，方便嵌入定平台1，为嵌入第二微动平台4提供结构基础。

基于上述技术方案，进一步地，所述第二微动平台4呈圆形，所述第二微动平台4的直径小于所述第一微动平台2的内径，方便嵌入第一微动平台2。

基于上述技术方案，进一步地，所述定平台1、所述第一微动平台2、所述第二微动平台4呈嵌套式结构，减小部件之间的摩擦，所述定平台1、所述第一微动平台2、所述第二微动平台4位于同一平面上。

基于上述技术方案，进一步地，所述第一柔顺机构3包括沿纵向对称设置的一对第一柔顺组件，所述第一柔顺组件连接所述定平台1和所述第一微动平台2，第一微动平台2的横向微动由一对第一柔顺组件移动完成。

基于上述技术方案，进一步地，所述第一柔顺组件包括第一压电陶瓷驱动器301、第一柔顺四杆机构302、第一柔顺平行导向机构303，所述第一压电陶瓷驱动器301固定在所述定平台1上，所述第一压电陶瓷驱动器301沿横向伸缩，一对第一压电陶瓷驱动器301的伸出方向相同，当第一压电陶瓷驱动器301发生横向伸出动作时，一对第一压电陶瓷驱动器301的伸出使第一微动平台2发生横向的移动变形，此时第一柔顺四杆机构302发生纵向缩短，所述第一柔顺平行导向机构303产生纵向的变形，以弥补所述第一柔顺四杆机构302发生横向移动产生的纵向缩短，以使第一微动平台2的纵向位置不发生变化。

基于上述技术方案，进一步地，所述第二柔顺机构5包括沿横向对称设置的一对第二柔顺组件，所述第二柔顺组件连接所述第一微动平台2和所述第二微动平台4，第二微动平台4的纵向移动由第二柔顺组件完成。

基于上述技术方案，进一步地，所述第二柔顺组件包括第二压电陶瓷驱动器501、第二柔顺四杆机构502、第二柔顺平行导向机构503，所述第二压电陶瓷驱动器501固定在所述第一微动平台2上，所述第二压电陶瓷驱动器501沿纵向伸缩，一对第二压电陶瓷驱动器501的伸出方向相同，当第二压电陶瓷驱动器501发生纵向伸出动作时，一对第二压电陶瓷驱动器501的伸出使第二微动平台4发生纵向上的移动变形，此时第二柔顺四杆机构502发生横向缩短，所述第二柔顺平行导向机构503产生横向的变形，以弥补所述第二柔顺四杆机构502发生纵向移动引起的横向缩短，以使第二微动平台4的横向位置不发生变化。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。