一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台

1.本发明涉及一种微动平台，具体涉及一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台。背景技术：2.微动平台作为微机电系统的关键组成部分，通常被应用于实现微纳尺度的定位控制以 及多维方向上的姿态调整，如用于光纤与光纤阵列的自动对准、多层成骨细胞的排列与移 动、微小零件的加工与装配以及ic(集成电路)封装与引线键合等。其精确的运动便需要 更加精密驱动器来实现。与静电梳齿驱动、电热驱动和形状记忆合金驱动等相比，压电叠 堆驱动具有分辨率高、驱动力大、频响范围宽、响应速度快和动态特性好等优点，因而特 别适合用于驱动微动平台。在微装配技术领域，经常需要使用微动平台带动微夹持器进行 微米级别到毫米级别的运动，因此，微动平台应该具有大行程。现有的微动平台，多是通 过多个压电叠堆驱动器来实现微动平台的功能，为微动平台的控制提高难度，增加了系统 误差。技术实现要素：3.本发明为克服现有技术不足，提供一种通过一个压电叠堆驱动器、四套双摇杆四杆机 构实现载物台呈中心转动的具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台。4.一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台包含压电叠堆驱动器、底座、机架、 载物台和四套运动传递机构；机架固定在具有凹槽的底座上，每套运动传递机构与机架相 连构成双摇杆四杆机构，四套运动传递机构分为主驱动的运动传递机构和被驱动的运动传 递机构，并布置在所述凹槽内；压电叠堆驱动器位于两套主驱动的运动传递机构之间，主 驱动的运动传递机构分别串接一套被驱动的运动传递机构，被驱动的运动传递机构的输出 端通过柔性铰链与载物台相连，载物台通过柔性铰链与机架相连，压电叠堆驱动器通电推 动两套主驱动的运动传递机构，并带动被驱动的两套运动传递机构输出反向且平行的作用 力，以驱动载物台旋转。5.本发明相比现有技术的有益效果是：6.通过四个双四杆机构来实现对压电叠堆驱动器输出位移的放大，并且实现载物台呈中心 旋转运动。使用一个压电叠堆驱动器为载物台提供驱动位移，降低控制难度，减少系统误 差。运动传递机构作为放大机构，采用柔性铰链，可通过线切割加工而成，整个柔性铰链 和放大机构为一个整体，具有体积小、无机械摩擦、导向精度高、加工精度易于保证和不 需要装配的优点。重量轻、操作方便，适用于微操作机器人和微机电系统。7.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：附图说明8.图1是去掉底座的本发明具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台的立体图；9.图2是去掉盖板后的本发明具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台的主视图；10.图3是具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台、底座和盖板的爆炸图；11.图4是本发明的运动原理图。具体实施方式12.如图1和图3所示，一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台包含压电叠堆驱 动器1、底座2、机架3、载物台5和四套运动传递机构4；机架3固定在具有凹槽的底座2 上，每套运动传递机构4与机架3相连构成双摇杆四杆机构，四套运动传递机构4分为主 驱动的运动传递机构4和被驱动的运动传递机构4，并布置在所述凹槽内；13.压电叠堆驱动器1位于两套主驱动的运动传递机构4之间，主驱动的运动传递机构4 分别串接一套被驱动的运动传递机构4，被驱动的运动传递机构4的输出端通过柔性铰链 a61与载物台5相连，载物台5通过柔性铰链a61与机架3相连，压电叠堆驱动器1通电推 动两套主驱动的运动传递机构4，并带动被驱动的两套运动传递机构4输出反向且平行的作 用力，以驱动载物台5旋转。14.如图2所示，每套所述运动传递机构4包含主动摇杆41、摇杆42和连杆43；主驱动 的运动传递机构4的主动摇杆41的一端通过柔性铰链与机架3相连，主动摇杆41的另一 端通过柔性铰链b62与连杆43的一端相连，摇杆42分别通过柔性铰链b与连杆42和机架 3相连，连杆43的另一端通过柔性铰链a与被驱动的运动传递机构4的主动摇杆41相连， 被驱动的运动传递机构4的连杆43通过柔性铰链a与载物台5相连，两套主驱动的运动传 递机构4的主动摇杆41分别具有延伸段，压电叠堆驱动器1的两端顶靠在所述延伸段的端 面上。15.通常，如图2所示，所述柔性铰链a61为叶型柔性铰链。所述柔性铰链b62为双切口 直圆柔性铰链。连杆43通过双排叶型柔性铰链c与机架3相连。16.如图3所示，机架3安装在底座2上，利用带有凹槽的盖板7将底座2、机架3及运动 传递机构4一起包覆，侧面通过螺钉固定。底座2带有凹槽，作为载物台5和四个运动传 递机构4的活动空间。17.结合图2和图4说明，基于上述实施方式微动平台的运动情况是这样的：由于主驱动 的运动传递机构4的主动摇杆41、摇杆42通过直圆柔性铰链与机架3相连，压电叠堆驱动 器1通电伸长(图4中空心箭头所示)推动两套主驱动的运动传递机构4的主动摇杆41和 摇杆42，一个主动摇杆41逆时针运动(如图4中旋转单箭头所示)，另一个主动摇杆41顺 时针运动(图4中未画出，参见图2)，由于四套双摇杆四杆机构的结构设计，带动对应的 一个连杆43呈顺时针运动，另一个连杆43逆时针运动，由于柔性铰链a61作用，分别拉 动对应下一级的被驱动的运动传递机构4的一个主动摇杆41呈顺时针运动，另一个主动摇 杆41呈逆时针运动，分别驱动各自对应的连杆43呈顺时针运动和逆时针运动，由于载物 台5通过柔性铰链a61(例如叶型柔性铰链)与机架3相连，这样两套被驱动的运动传递机 构4的两个连杆43分别对载物台5施加相反平行(例如向下和向上，如图4中实心箭头所 示)的两个位移，两个受拉点关于载物台5中心对称，由于四个双摇杆四杆机构原理一致， 结构相同，其放大倍数也是相同的，故载物台5作中心旋转运动，实现微动输出。18.本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技 术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些 许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。技术特征：1.一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台，其特征在于：包含压电叠堆驱动器(1)、底座(2)、机架(3)、载物台(5)和四套运动传递机构(4)；机架(3)固定在具有凹槽的底座(2)上，每套运动传递机构(4)与机架(3)相连构成双摇杆四杆机构，四套运动传递机构(4)分为主驱动的运动传递机构和被驱动的运动传递机构，并布置在所述凹槽内；压电叠堆驱动器(1)位于两套主驱动的运动传递机构(4)之间，主驱动的运动传递机构(4)分别串接一套被驱动的运动传递机构(4)，被驱动的运动传递机构(4)的输出端通过柔性铰链a(61)与载物台(5)相连，载物台(5)通过柔性铰链a(61)与机架(3)相连，压电叠堆驱动器(1)通电推动两套主驱动的运动传递机构(4)，并带动被驱动的两套运动传递机构(4)输出反向且平行的作用力，以驱动载物台(5)旋转。2.根据权利要求1所述一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台，其特征在于：每套所述运动传递机构(4)包含主动摇杆(41)、摇杆(42)和连杆(43)；主驱动的运动传递机构(4)的主动摇杆(41)的一端通过柔性铰链与机架(3)相连，主动摇杆(41)的另一端通过柔性铰链b(62)与连杆(43)的一端相连，摇杆(42)分别通过柔性铰链b(62)与连杆(42)和机架(3)相连，连杆(43)的另一端通过柔性铰链(a)与被驱动的运动传递机构(4)的主动摇杆(41)相连，被驱动的运动传递机构(4)的连杆(43)通过柔性铰链a(61)与载物台(5)相连，两套主驱动的运动传递机构(4)的主动摇杆(41)分别具有延伸段，压电叠堆驱动器(1)的两端顶靠在所述延伸段的端面上。3.根据权利要求1或2所述一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台，其特征在于：所述柔性铰链a(61)为叶型柔性铰链。4.根据权利要求2所述一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台，其特征在于：所述柔性铰链b(62)为双切口直圆柔性铰链。5.根据权利要求2所述一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台，其特征在于：连杆(43)通过双排叶型柔性铰链(c)与机架(3)相连。技术总结一种具有旋转输出特性的双四杆式压电微动平台，包含压电叠堆驱动器、底座、机架、载物台和四套运动传递机构；机架固定在具有凹槽的底座上，每套运动传递机构与机架相连构成双摇杆四杆机构，四套运动传递机构分为主驱动的运动传递机构和被驱动的运动传递机构，并布置在所述凹槽内；压电叠堆驱动器位于两套主驱动的运动传递机构之间，主驱动的运动传递机构分别串接一套被驱动的运动传递机构，被驱动的运动传递机构的输出端通过柔性铰链与载物台相连，载物台通过柔性铰链与机架相连。本发明降低控制难度，结构紧凑，适用于微精密操作。适用于微精密操作。适用于微精密操作。技术研发人员：许锰 杨依领 王帅 吴彤 马世坤 吴高华受保护的技术使用者：宁波大学技术研发日：2022.02.11技术公布日：2022/5/16