一种大行程纳米级并联调整平台

本发明涉及精密机械的，具体提供一种大行程纳米级并联调整平台。

背景技术：

1、并联平台具有较好的稳定性和承载能力，并联平台被广泛应用于许多领域，如自适应定位、微操作机器人技术和医学工程。随着稀疏孔径成像技术领域的发展，由于稀疏孔径成像系统实现高分辨率成像的关键是通过各个子孔径的光束在像面实现相干成像，因此各个子孔径之间相位差的校正要依赖于并联平台，但是采用刚性铰链的并联平台，以及常见的柔性并联平台，只能达到毫米以及微米级别精度，达不到所需要的纳米级别精度。所以，如何实现毫米级大行程、纳米级精度的柔性并联机器人是一个巨大的挑战。

2、使用柔性铰链并联调整平台，其运动范围几乎取决于柔性铰链的变形，柔性铰链的变形就是受外力作用后，自身薄弱部分的弹性变形所引起的运动，所以其运动范围很小，这将不可避免的导致并联平台的工作空间很小。对于常见的对称式柔性铰链，如椭圆、圆、抛物线等类型柔性铰链，其在传动时往往存在着运动范围和运动精度相矛盾的问题，即运动范围大，容易发生中心漂移，带来较大的转动误差，造成运动精度降低，但是转动误差小，造成运动范围降低。所以需要提供一种同时具备较大的运动范围和良好的运动精度的柔性铰链。

技术实现思路

1、本发明为解决上述问题，提供了一种大行程纳米级并联调整平台，具体地，其包括：上平台、多个支杆组件和下平台；每一所述支杆组件包括两个支杆组及两个驱动装置，每一所述驱动装置连接一所述支杆组；两个所述驱动装置并排安装于所述下平台，每一所述驱动装置调节与其连接的所述支杆组的空间位置，以调节所述上平台与所述下平台的角度；每一所述支杆组包括上柔性铰链、下柔性铰链及一个支杆，所述支杆的一端通过一所述上柔性铰链连接所述上平台，所述支杆的另一端通过另一所述下柔性铰链连接所述驱动装置；

2、所述上柔性铰链及所述下柔性铰链的俯视图均为圆形；

3、所述上柔性铰链及所述下柔性铰链均为非对称圆锥曲线柔性铰链，两端均为圆柱形连接端，中部均为由双曲线和椭圆曲线组合而成的圆弧形，并且曲线在中轴线处相切。

4、所述驱动装置包括第一驱动装置及第二驱动装置，第一驱动装置包括第一导轨及沿所述第一导轨方向作直线运动的第一斜块，所述第一导轨安装于所述下平台上，所述第一斜块连接所述下柔性铰链；

5、所述第二驱动装置包括第二导轨及沿所述第二导轨方向作直线运动的第二斜块，所述第二导轨安装于所述下平台上，所述第二斜块连接所述下柔性铰链；

6、所述第一斜块及所述第二斜块互为镜面对称地安装于所述下平台上。

7、所述第一驱动装置还包括第一滑块、第一光栅尺、第一光栅尺读数头、第一压电电机以及第一电机座；

8、所述第一斜块通过所述第一滑块安装于所述第一导轨上，所述第一压电电机驱动所述第一滑块沿所述第一导轨运动，所述第一光栅尺安装于所述斜块的一侧，所述第一光栅尺读头用于读取所述光栅尺的位置值，所述第一压电电机安装于所述第一电机座；

9、所述第二驱动装置还包括第二滑块、第二光栅尺、第二光栅尺读数头、第二压电电机以及第二电机座；

10、所述第二斜块通过所述第二滑块安装于所述第二导轨上，所述第二压电电机驱动所述第二滑块沿所述第二导轨运动，所述第二光栅尺安装于所述斜块的一侧，所述第二光栅尺读头用于读取所述光栅尺的位置值，所述第二压电电机安装于所述第二电机座。

11、优选的，所述支杆组件为三个。

12、优选的，所述上柔性铰链及所述下柔性铰链均通过靠近所述椭圆曲线的圆柱形连接端连接所述支杆，所述支杆的两端设有用于容置安装所述圆柱形连接端的容置腔。

13、优选的，所述上柔性铰链及所述下柔性铰链的圆柱形连接端上均设有安装孔。

14、优选的，所述上平台设有用于安装所述上柔性铰链的上平台安装面，所述上平台安装面与上平台的台面保持倾斜。

15、优选的，所述上平台与所述下平台的形状均为圆形或椭圆形或多边形，所述上平台的周长小于所述下平台的周长。

16、与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：本发明提出的一种大行程纳米级并联调整平台，具体地，其包括：上平台、多个支杆组件和下平台；每一所述支杆组件包括两个支杆组及两个驱动装置，每一所述驱动装置连接一所述支杆组；两个所述驱动装置并排安装于所述下平台，每一所述驱动装置调节与其连接的所述支杆组的空间位置，以调节所述上平台与所述下平台的角度；每一所述支杆组包括上柔性铰链、下柔性铰链及一个支杆，所述支杆的一端通过一所述上柔性铰链连接所述上平台，所述支杆的另一端通过另一所述下柔性铰链连接所述驱动装置；所述上柔性铰链及所述下柔性铰链的俯视图均为圆形；所述上柔性铰链及所述下柔性铰链均为非对称圆锥曲线柔性铰链，两端均为圆柱形连接端，中部均为由双曲线和椭圆曲线组合而成的圆弧形，并且曲线在中轴线处相切。所述驱动装置包括第一驱动装置及第二驱动装置，第一驱动装置包括第一导轨及沿所述第一导轨方向作直线运动的第一斜块，所述第一导轨安装于所述下平台上，所述第一斜块连接所述下柔性铰链；所述第二驱动装置包括第二导轨及沿所述第二导轨方向作直线运动的第二斜块，所述第二导轨安装于所述下平台上，所述第二斜块连接所述下柔性铰链；所述第一斜块及所述第二斜块互为镜面对称地安装于所述下平台上。所述第一驱动装置还包括第一滑块、第一光栅尺、第一光栅尺读数头、第一压电电机以及第一电机座；所述第一斜块通过所述第一滑块安装于所述第一导轨上，所述第一压电电机驱动所述第一滑块沿所述第一导轨运动，所述第一光栅尺安装于所述斜块的一侧，所述第一光栅尺读头用于读取所述光栅尺的位置值，所述第一压电电机安装于所述第一电机座；所述第二驱动装置还包括第二滑块、第二光栅尺、第二光栅尺读数头、第二压电电机以及第二电机座；所述第二斜块通过所述第二滑块安装于所述第二导轨上，所述第二压电电机驱动所述第二滑块沿所述第二导轨运动，所述第二光栅尺安装于所述斜块的一侧，所述第二光栅尺读头用于读取所述光栅尺的位置值，所述第二压电电机安装于所述第二电机座。

17、因此，本发明的大行程纳米级并联调整平台，通过双曲线和椭圆曲线组合而成的非对称式柔性铰链作为运动副，结合驱动装置作为直接驱动上柔性铰链、下柔性铰链的驱动单元，一方面解决了传统的并联机构由于刚性铰链的摩擦、磨损以及装配误差等原因所导致的精度较低的问题，另一方面解决了传统的柔性铰链在大运动范围和高运动精度相矛盾的问题，实现了在大范围运动的条件下，同时满足纳米级的运动精度。

技术特征：

1.一种大行程纳米级并联调整平台，其特征在于，包括：上平台、多个支杆组件和下平台；

2.根据权利要求1所述的大行程纳米级并联调整平台，其特征在于：所述支杆组件为三个。

3.根据权利要求1所述的大行程纳米级并联调整平台，其特征在于：所述上柔性铰链及所述下柔性铰链均通过靠近所述椭圆曲线的圆柱形连接端连接所述支杆，所述支杆的两端设有用于容置安装所述圆柱形连接端的容置腔。

4.根据权利要求1所述的大行程纳米级并联调整平台，其特征在于：所述上柔性铰链及所述下柔性铰链的圆柱形连接端上均设有安装孔。

5.根据权利要求1所述的大行程纳米级并联调整平台，其特征在于：所述上平台设有用于安装所述上柔性铰链的上平台安装面，所述上平台安装面与上平台的台面保持倾斜。

6.根据权利要求1所述的大行程纳米级并联调整平台，其特征在于：所述上平台与所述下平台的形状均为圆形或均为椭圆形或均为多边形，所述上平台的周长小于所述下平台的周长。

技术总结本发明涉及精密机械的技术领域，具体提供一种大行程纳米级并联调整平台，其包括：上平台、多个支杆组件和下平台；支杆组件包括两个支杆组及两个驱动装置，驱动装置连接支杆组；支杆组包括上柔性铰链、下柔性铰链及支杆；上柔性铰链及下柔性铰链为非对称圆锥曲线柔性铰链，两端均为圆柱形连接端，中部均为由双曲线和椭圆曲线组合而成的圆弧形，并且曲线在中轴线处相切。因此，通过双曲线和椭圆曲线组合而成的非对称式柔性铰链作为运动副，结合驱动装置，一方面解决了并联机构由于刚性铰链所导致的精度较低的问题，另一方面解决了传统的柔性铰链在大运动范围和高运动精度相矛盾的问题；实现了在大范围运动的条件下同时满足纳米级的运动精度。技术研发人员：韩哈斯敖其尔,李佳彪,于鹏,李大为,张炀,赵阳,徐振邦受保护的技术使用者：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/11