一种具有全对称结构的粘滑旋转平台

1.本发明涉及一种微动平台，具体涉及一种具有全对称结构的粘滑旋转平台。背景技术：2.作为微机电系统的关键组成部分，微动平台广泛应用于装载精密仪器或其关键部件如常见的光学镜头、精密微操终杆和微夹持器。因此，微动平台需要具有多维运动和极高的分辨率。3.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，此外，为了更好的进行高精度的装配，需要对微动平台的位置进行在线监测，并进行反馈控制。4.粘滑现象是指恒定牵引力作用下的界面滑动速度一般保持恒定或者近似恒定，但在某些情况下，滑动速度却有较大波动。如果摩擦力或者滑动速度随着滑行距离或者时间出现一种波动状态。在粘滞阶段，静摩擦力逐渐增至一定值，一旦外力足以克服这个摩擦力，界面就发生滑移。在粘滑过程中，摩擦力与时间关系曲线是锯齿状。只有静摩擦力因数明显大于滑动摩擦因数，才能发生这种典型的粘滑。粘滑既可以重复出现，也可以随机发生，如果动摩擦因数随着滑动速度的变化斜率在某个速度下为负值，那么就出现谐振现象。技术实现要素：5.本发明为克服现有技术不足，提供一种单输入能够使载物台旋转的具有全对称结构的粘滑旋转平台。6.一种具有全对称结构的粘滑旋转平台包含压电叠堆驱动器、底座、圆环、机架、运动传递机构、粘滑机构和载物台；7.机架内布置有压电叠堆驱动器、运动传递机构、圆环和粘滑机构；所述运动传递机构包含分布对称布置的菱形放大机构和两根摇杆；菱形放大机构由布置在长轴方向的压电叠堆驱动器驱动，每个菱形放大机构的输出端通过柔性铰链与一根摇杆相连，每个摇杆的一端与圆环的内表面固接，两个摇杆的另一端固定在底座上，所述两个摇杆呈中心对称布置，多个粘滑机构沿周向均匀固接在机架上，载物台向底座方向延伸有粘滑弧形板，粘滑机构的输出端与粘滑弧形板的外表面接触，粘滑弧形板的内表面与圆环的外表面摩擦接触。8.本发明相比现有技术的有益效果是：9.一个菱形放大机构和一对摇杆来实现对压电叠堆驱动器输出位移的放大，通过粘滑机构实现载物台旋转，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。放大机构采用柔性铰链相连，并通过线切割加工而成，使得整个柔性铰链和放大机构为一个整体，本发明具有结构紧凑、体积小、导向精度高、加工精度易于保证和不需要装配的优点。本发明适用于微操作机器人系统和微机电系统。10.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11.图1是去掉底座后的本发明具有全对称结构的粘滑旋转平台的立体图；12.图2是去掉底座后的本发明具有全对称结构的粘滑旋转平台的结构图；13.图3是去掉盖板后的本发明具有全对称结构的粘滑旋转平台的结构图；14.图4是本发明具有全对称结构的粘滑旋转平台的立体图；15.图5是本发明具有全对称结构的粘滑旋转平台的爆炸图；16.图6是本发明的结构运动原理图。具体实施方式17.如图1-图2所示，一种具有全对称结构的粘滑旋转平台包含压电叠堆驱动器1、底座2、圆环3、机架4、运动传递机构a、粘滑机构b和载物台5；18.机架4内布置有压电叠堆驱动器1、运动传递机构a、圆环3和粘滑机构b；19.所述运动传递机构a包含分布对称布置的菱形放大机构a1和两根摇杆a2；菱形放大机构a1由布置在长轴方向的压电叠堆驱动器1驱动，每个菱形放大机构a1的输出端通过柔性铰链6与一根摇杆a2相连，每个摇杆a2的一端与圆环3的内表面固接，两个摇杆a2的另一端固定在底座2上，所述两个摇杆a2呈中心对称布置，多个粘滑机构b沿周向均匀固接在机架4上，载物台5向底座2方向延伸有粘滑弧形板51，粘滑机构b的输出端与粘滑弧形板51的外表面接触，粘滑弧形板51的内表面与圆环3外表面摩擦接触。粘滑弧形板51与圆环3的接触摩擦大于粘滑机构b的输出端与粘滑弧形板51的接触摩擦。20.运动传递机构a将压电叠堆驱动器1的形变转换，带动环形输出件3，最后通过粘滑机构b传递给载物台5，以实现载物台5的旋转位移。21.一个实施例，所述菱形放大机构a1的每边为单圆柔性铰链结构。22.另一个实施例，每个摇杆a2为单圆柔性铰链结构。也即基于单凹槽圆柔性铰链的对称拱形放大器结构，菱形放大机构a1由压电叠堆驱动器1驱动，菱形放大机构a1和双摇杆a2能同时实现高横向刚度和紧凑型结构，保护压电叠堆驱动器1。23.由于菱形放大机构a1通过柔性铰链6与摇杆a2相连，压电叠堆驱动器1推动菱形放大机构a1时，位移传递至一个摇杆a2，给圆环3切向力，由于两个摇杆a2呈中心对称，两个切向力反向，这样推动圆环3沿周向旋转，由于粘滑机构b贴靠在圆环3的外表面，由于多个粘滑机构b(例如4个粘滑机构b)中心对称，这样就带动载物台5转动。24.如图2所示，每个所述粘滑机构b包含螺栓b1、螺母b和两个弧形片b3；25.两个弧形片b3相向弯曲，两个弧形片b3的一端与粘滑弧形板51的外弧面接触，粘滑弧形板51的内弧面与圆环3的外表面相匹配并贴靠圆环3的外表面，两个弧形片b3的另一端固定在底座2上，两个弧形片b3上穿设有螺栓b1，并由螺母b2紧固。所述粘滑弧形板51与载物台5一体制成。26.如图1、图2和图6所示，由于菱形放大机构a1通过柔性铰链6与摇杆a2相连，压电叠堆驱动器1推动菱形放大机构a1时，位移传递至摇杆a2，摇杆a2变形给圆环3切向力，由于两个摇杆a2呈中心对称，两个切向力反向(如图6箭头所示)，这样推动圆环3沿周向旋转，调节螺栓b1和螺母b2，使得弧形片b3作用于粘滑弧形板51，使得粘滑弧形板51正压在圆环3的外表面与圆环3摩擦接触(如图6箭头所示)，由于多个粘滑机构b(例如4个粘滑机构b)对称布置，这样就带动载物台5转动。粘滑弧形板51与圆环3接触摩擦大于弧形片b3与粘滑弧形板51接触摩擦。27.为了增加圆环3的旋转稳定性，圆环3的外表面通过柔性铰链6与机架4相连。进一步地，所述柔性铰链6为双切口直圆柔性铰链。28.如图3-图5所示，粘滑旋转平台还设置了盖板8，盖板8、机架4和底座2三者通过螺钉9连接在一起。载物台5布置在盖板8的中心孔内，并可旋转。29.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：1.一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，其特征在于：包含压电叠堆驱动器(1)、底座(2)、圆环(3)、机架(4)、运动传递机构(a)、粘滑机构(b)和载物台(5)；机架(4)内布置有压电叠堆驱动器(1)、运动传递机构(a)、圆环(3)和粘滑机构(b)；所述运动传递机构(a)包含分布对称布置的菱形放大机构(a1)和两根摇杆(a2)；菱形放大机构(a1)由布置在长轴方向的压电叠堆驱动器(1)驱动，每个菱形放大机构(a1)的输出端通过柔性铰链(6)与一根摇杆(a2)相连，每个摇杆(a2)的一端与圆环(3)的内表面固接，两个摇杆(a2)的另一端固定在底座(2)上，所述两个摇杆(a2)呈中心对称布置，多个粘滑机构(b)沿周向均匀固接在机架(4)上，载物台(5)向底座(2)方向延伸有粘滑弧形板(51)，粘滑机构(b)的输出端与粘滑弧形板(51)的外表面接触，粘滑弧形板(51)的内表面与圆环(3)的外表面摩擦接触。2.根据权利要求1所述一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，其特征在于：所述菱形放大机构(a1)的每边为单圆柔性铰链结构。3.根据权利要求1或2所述一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，其特征在于：每个摇杆(a2)为单圆柔性铰链结构。4.根据权利要求1所述一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，其特征在于：每个所述粘滑机构(b)包含螺栓(b1)、螺母(b)和两个弧形片(b3)；两个弧形片(b3)相向弯曲，两个弧形片(b3)的一端与粘滑弧形板(51)的外弧面接触，粘滑弧形板(51)的内弧面与圆环(3)的外表面相匹配并贴靠圆环(3)的外表面，两个弧形片(b3)的另一端固定在底座(2)上，两个弧形片(b3)上穿设有螺栓(b1)，并由螺母(b2)紧固。5.根据权利要求1所述一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，其特征在于：所述圆环(3)的外表面通过柔性铰链(6)与机架(4)相连。6.根据权利要求1或5所述一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，其特征在于：所述柔性铰链(6)为双切口直圆柔性铰链。7.根据权利要求4所述一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，其特征在于：所述粘滑弧形板(51)与载物台(5)一体制成。技术总结一种具有全对称结构的粘滑旋转平台，包含压电叠堆驱动器、底座、圆环、机架、运动传递机构、粘滑机构和载物台；所述运动传递机构包含分布对称布置的菱形放大机构和两根摇杆；菱形放大机构由布置在长轴方向的压电叠堆驱动器驱动，每个菱形放大机构的输出端通过柔性铰链与一根摇杆相连，每个摇杆的一端与圆环的内表面固接，两个摇杆的另一端固定在底座上，所述两个摇杆呈中心对称布置，多个粘滑机构沿周向均匀固接在机架上，载物台向底座方向延伸有粘滑弧形板，粘滑机构的输出端与粘滑弧形板的外表面接触，粘滑弧形板的内表面与圆环的外表面摩擦接触。本发明结构紧凑，控制难度低，适用于微操作机器人和微机电领域。微操作机器人和微机电领域。微操作机器人和微机电领域。技术研发人员：翁寅祥 杨依领 王帅 马世坤 吴彤 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：2022/5/17