本發(fā)明屬于精密儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可實現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動的三自由度壓電陶瓷驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法。

背景技術(shù)：

隨著航天通訊技術(shù)、超精密加工技術(shù)等高新技術(shù)的迅速發(fā)展，高精度姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在目標(biāo)掃描探測、跟蹤、瞄準(zhǔn)以及天文望遠(yuǎn)鏡、圖像穩(wěn)定控制、航天器通訊精確指向等方面得到了廣泛應(yīng)用，并發(fā)揮著日益重要的作用。

以音圈電機(jī)為核心器件的電磁類作動裝置，往往具有體積大，工作時有電磁泄漏，且位置保持時功耗大、發(fā)熱嚴(yán)重等不足。

基于傳統(tǒng)摩擦鉸鏈的連接方式，存在傳動精度低、器件磨損等缺點(diǎn)。

傳統(tǒng)的位移放大機(jī)構(gòu)經(jīng)壓電陶瓷驅(qū)動后會存在位移耦合現(xiàn)象，這將嚴(yán)重影響了姿態(tài)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的精度。

壓電作動器具有尺寸小、重量輕、功耗低、響應(yīng)快、作動精度高、輸出力大、發(fā)熱小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高精度調(diào)節(jié)和作動機(jī)構(gòu)中。

基于柔性鉸鏈的傳動基于結(jié)構(gòu)的彈性變形，傳動精度高，無摩擦，無需潤滑等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種可實現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動的三自由度壓電驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置及調(diào)節(jié)方法，不僅能夠使所驅(qū)動的目標(biāo)獨(dú)立沿X、Y方向平動，而且也可沿Z方向偏轉(zhuǎn)；該裝置具有重量輕、無機(jī)械摩擦、能快速響應(yīng)、位移無相互耦合、三自由度獨(dú)立調(diào)整的特點(diǎn)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種可實現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動的三自由度壓電驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置，包括載物平臺5，位于載物平臺5四周側(cè)面的X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動機(jī)構(gòu)3、Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2和Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4以及位于載物平臺5底部的Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6；其中X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動機(jī)構(gòu)3關(guān)于平面YOZ對稱，Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2和Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4關(guān)于平面XOZ對稱，Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6位于XOY平面內(nèi)；

所述X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動機(jī)構(gòu)3的結(jié)構(gòu)相同，通過具有較大剛度的金屬框形成的X方向基座1-1連接；其中，所述X方向第一平動機(jī)構(gòu)1包括X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)、X方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和X方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第一Y方向壓電堆1-5組成；X方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于X方向基座1-1端部凹槽內(nèi)的X方向第一質(zhì)量塊1-4以及位于X方向基座1-1端部外的X方向第一1號杠桿1-3和X方向第一2號杠桿1-6組成；X方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與X方向基座1-1和X方向第一質(zhì)量塊1-4的一端相固定；X方向第一1號杠桿1-3的兩端分別與X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一質(zhì)量塊1-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與X方向第一1號杠桿1-3關(guān)于XOZ平面對稱的X方向第一2號杠桿1-6的兩端分別與X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7和X方向第一質(zhì)量塊1-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2、X方向第一1號杠桿1-3、X方向第一2號杠桿1-6、X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)；所述X方向第二平動機(jī)構(gòu)3包括X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)、X方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和X方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第二Y方向壓電堆3-5組成；X方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于X方向基座1-1端部凹槽內(nèi)的X方向第二質(zhì)量塊3-4以及位于X方向基座1-1端部外的X方向第二1號杠桿3-3和X方向第二2號杠桿3-6組成；X方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與X方向基座1-1和X方向第二質(zhì)量塊3-4的一端相固定；X方向第二1號杠桿3-3的兩端分別與X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二質(zhì)量塊3-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與X方向第二1號杠桿3-3關(guān)于XOZ平面對稱的X方向第二2號杠桿3-6的兩端分別與X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7和X方向第二質(zhì)量塊3-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2、X方向第二1號杠桿3-3、X方向第二2號杠桿3-6、X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)；

所述Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2和Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)相同，通過具有較大剛度的金屬框形成的Y方向基座2-1連接；其中：所述Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2包括Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)、Y方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和Y方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第一X方向壓電堆2-5組成；Y方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于Y方向基座2-1端部凹槽內(nèi)的Y方向第一質(zhì)量塊2-4、以及位于Y方向基座2-1端部外的Y方向第一1號杠桿2-3和Y方向第一2號杠桿2-6組成；Y方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2和Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與Y方向基座2-1和Y方向第一質(zhì)量塊2-4的一端相固定；Y方向第一1號杠桿2-3的兩端分別與Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2和Y方向第一質(zhì)量塊2-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與Y方向第一1號杠桿2-3關(guān)于YOZ平面對稱的Y方向第一2號杠桿2-6的兩端分別與Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7和Y方向第一質(zhì)量塊2-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2、Y方向第一1號杠桿2-3、Y方向第一2號杠桿2-6、Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)；所述Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4包括Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)、Y方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和Y方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第二X方向壓電堆4-5組成；Y方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于Y方向基座2-1端部凹槽內(nèi)的Y方向第二質(zhì)量塊4-4、以及位于Y方向基座2-1端部外的Y方向第二1號杠桿4-3和Y方向第二2號杠桿4-6組成；Y方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2和Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與Y方向基座2-1和Y方向第二質(zhì)量塊4-4的一端相固定；Y方向第二1號杠桿4-3的兩端分別與Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2和Y方向第二質(zhì)量塊4-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與Y方向第二1號杠桿4-3關(guān)于YOZ平面對稱的Y方向第二2號杠桿4-6的兩端分別與Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7和Y方向第二質(zhì)量塊4-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2、Y方向第二1號杠桿4-3、Y方向第二2號杠桿4-6、Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)；

所述Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6包括安裝基板6-1，與安裝基板6-1通過柔性鉸鏈連接的第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5，位于第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5間并通過柔性鉸鏈連接的Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4；Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4無鉸鏈的兩側(cè)為安裝凹槽；帶預(yù)壓力的第三X方向壓電堆6-3和第四X方向壓電堆6-6安裝在安裝基板6-1內(nèi)，一端嵌入安裝基板6-1內(nèi)，另一端分別安裝在通過柔性鉸鏈與第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5連接的凹槽內(nèi)；

所述X方向基座1-1內(nèi)部的凹槽用于與Y方向基座2-1安裝配合，底部凹槽用于與Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6上的Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4安裝配合；

所述載物平臺5上表面為物體安裝平面，留安裝孔與搭載物體進(jìn)行安裝。

所述Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6和X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動機(jī)構(gòu)3之間相配合部分通過螺釘連接；X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動機(jī)構(gòu)3與Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2和Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4之間配合部分通過螺釘連接。

上述可實現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動的三自由度壓電驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)方法：

對于所述X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動結(jié)構(gòu)3，當(dāng)安裝在X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)中的第一Y方向壓電堆1-5和安裝在X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)中的第二Y方向壓電堆3-5，在一對大小相等方向相反的電壓作用下，基于壓電材料的逆壓電效應(yīng)，壓電堆產(chǎn)生大小相等方向相反的一對位移；這時第一Y方向壓電堆1-5的膨脹使得X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)中的長軸伸長，與X方向第一質(zhì)量塊1-4相連的短軸一端縮短，帶動X方向第一1號杠桿1-3和X方向第一2號杠桿1-6分別與X方向第一質(zhì)量塊1-4通過柔性鉸鏈連接的一端產(chǎn)生沿X軸負(fù)方向位移，通過X方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)，使得X方向第一1號杠桿1-3和X方向第一2號杠桿1-6的另一端產(chǎn)生沿X軸正方向的位移；而第二Y方向壓電堆3-5的收縮使得X方向第二菱形放大機(jī)構(gòu)中的長軸縮短，與X方向第二質(zhì)量塊3-4相連的短軸一端伸長，帶動X方向第二1號杠桿3-3和X方向第二2號杠桿3-6分別與X方向第二質(zhì)量塊3-4通過柔性鉸鏈連接的一端產(chǎn)生沿X軸負(fù)方向位移，通過X方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)，使得X方向第二1號杠桿3-3和X方向第二2號杠桿3-6的另一端產(chǎn)生沿X軸正方向的位移；從而通過X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7，以及X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7使得載物平臺5沿X軸正方向平動；

對于所述Y方向平動機(jī)構(gòu)，通過與X方向平動機(jī)構(gòu)相同的調(diào)節(jié)方法，可使載物平臺5沿Y軸正方向平動；

對于所述Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6，當(dāng)安裝在Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6內(nèi)的帶預(yù)壓力的第三X方向壓電堆6-3和第四X方向壓電堆6-6在一對大小相等方向相同的電壓作用下，基于壓電材料的逆壓電效應(yīng)，壓電堆產(chǎn)生大小相等方向相反的一對位移，第三X方向壓電堆6-3和第四X方向壓電堆6-6分別通過柔性鉸鏈推動相連的第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5沿伸長方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過柔性鉸鏈驅(qū)動位于中間的Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)；Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4帶動整個調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生Z方向的偏轉(zhuǎn)。

所述X和Y方向上的平動，以及Z方向上的偏轉(zhuǎn)均為獨(dú)立驅(qū)動，當(dāng)載物平臺5沿X軸平動時，Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2和Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7以及Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2和Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7將沿相應(yīng)鉸鏈支點(diǎn)轉(zhuǎn)動一個微小的角度；當(dāng)載物平臺5沿Y軸平動時，X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7以及X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7將沿相應(yīng)鉸鏈支點(diǎn)轉(zhuǎn)動一個微小的角度；故導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的存在不僅避免了附加位移的產(chǎn)生，也使得平臺沿X方向的平動和沿Y方向的平動解耦；且X方向位移和Y位移輸出相互影響小，與Z方向輸出獨(dú)立；整個裝置無機(jī)械摩擦，可實現(xiàn)三自由度獨(dú)立調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1)、結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕。

2)、可實現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動，且三自由度獨(dú)立調(diào)節(jié)無機(jī)械摩擦，精度高。

3)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的使用不僅避免了附加位移的產(chǎn)生，也使得平臺沿X方向的平動和沿Y方向的平動解耦，提高了調(diào)節(jié)精度。

4)、兩級放大使得機(jī)構(gòu)可輸出較大的沿X方向和沿Y方向的直線位移，在滿行程時也可產(chǎn)生較大的沿Z方向的角位移。

附圖說明

圖1為本發(fā)明裝置裝配圖。

圖2為X方向和Y方向平動機(jī)構(gòu)示意圖。

圖3為Y方向平動機(jī)構(gòu)原理模型圖。

圖4為基座安裝配合示意圖。

圖5為Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖。

圖6為Z方向偏轉(zhuǎn)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明一種可實現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動的三自由度壓電驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置，包括：載物平臺5，位于載物平臺5四周側(cè)面的X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動機(jī)構(gòu)3、Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2和Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4以及位于載物平臺5底部的Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6。

如圖2所示，X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動機(jī)構(gòu)3的結(jié)構(gòu)相同，通過具有較大剛度的金屬框形成的X方向基座1-1連接；其中，所述X方向第一平動機(jī)構(gòu)1包括X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)、X方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和X方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第一Y方向壓電堆1-5組成；X方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于X方向基座1-1端部凹槽內(nèi)的X方向第一質(zhì)量塊1-4以及位于X方向基座1-1端部外的X方向第一1號杠桿1-3和X方向第一2號杠桿1-6組成；X方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與X方向基座1-1和X方向第一質(zhì)量塊1-4的一端相固定；X方向第一1號杠桿1-3的兩端分別與X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一質(zhì)量塊1-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與X方向第一1號杠桿1-3關(guān)于XOZ平面對稱的X方向第一2號杠桿1-6的兩端分別與X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7和X方向第一質(zhì)量塊1-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2、X方向第一1號杠桿1-3、X方向第一2號杠桿1-6、X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)；所述X方向第二平動機(jī)構(gòu)3包括X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)、X方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和X方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第二Y方向壓電堆3-5組成；X方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于X方向基座1-1端部凹槽內(nèi)的X方向第二質(zhì)量塊3-4以及位于X方向基座1-1端部外的X方向第二1號杠桿3-3和X方向第二2號杠桿3-6組成；X方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與X方向基座1-1和X方向第二質(zhì)量塊3-4的一端相固定；X方向第二1號杠桿3-3的兩端分別與X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二質(zhì)量塊3-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與X方向第二1號杠桿3-3關(guān)于XOZ平面對稱的X方向第二2號杠桿3-6的兩端分別與X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7和X方向第二質(zhì)量塊3-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與X方向基座1-1通過柔性鉸鏈連接，X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2、X方向第二1號杠桿3-3、X方向第二2號杠桿3-6、X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)；

所述Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2和Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4的結(jié)構(gòu)相同，通過具有較大剛度的金屬框形成的Y方向基座2-1連接；其中：所述Y方向第一平動機(jī)構(gòu)2包括Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)、Y方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和Y方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第一X方向壓電堆2-5組成；Y方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于Y方向基座2-1端部凹槽內(nèi)的Y方向第一質(zhì)量塊2-4、以及位于Y方向基座2-1端部外的Y方向第一1號杠桿2-3和Y方向第一2號杠桿2-6組成；Y方向第一導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2和Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與Y方向基座2-1和Y方向第一質(zhì)量塊2-4的一端相固定；Y方向第一1號杠桿2-3的兩端分別與Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2和Y方向第一質(zhì)量塊2-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與Y方向第一1號杠桿2-3關(guān)于YOZ平面對稱的Y方向第一2號杠桿2-6的兩端分別與Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7和Y方向第一質(zhì)量塊2-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2、Y方向第一1號杠桿2-3、Y方向第一2號杠桿2-6、Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述Y方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)；所述Y方向第二平動機(jī)構(gòu)4包括Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)、Y方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)和Y方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，所述Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)由菱形框架和設(shè)置在菱形框架長軸兩端內(nèi)的帶預(yù)壓力的第二X方向壓電堆4-5組成；Y方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)由位于Y方向基座2-1端部凹槽內(nèi)的Y方向第二質(zhì)量塊4-4、以及位于Y方向基座2-1端部外的Y方向第二1號杠桿4-3和Y方向第二2號杠桿4-6組成；Y方向第二導(dǎo)向機(jī)構(gòu)由位于Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)菱形框架長軸兩端的Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2和Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7組成；其中菱形框架的短軸兩端分別與Y方向基座2-1和Y方向第二質(zhì)量塊4-4的一端相固定；Y方向第二1號杠桿4-3的兩端分別與Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2和Y方向第二質(zhì)量塊4-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的杠桿支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；同樣，與Y方向第二1號杠桿4-3關(guān)于YOZ平面對稱的Y方向第二2號杠桿4-6的兩端分別與Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7和Y方向第二質(zhì)量塊4-4通過柔性鉸鏈連接，兩端之間的支點(diǎn)與Y方向基座2-1通過柔性鉸鏈連接，Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7的另一端與載物平臺5通過柔性鉸鏈連接；所述Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2、Y方向第二1號杠桿4-3、Y方向第二2號杠桿4-6、Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7和載物平臺5的一側(cè)面圍成矩形框架，所述Y方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)位于矩形框架內(nèi)。

如圖5所示，所述Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6包括安裝基板6-1，與安裝基板6-1通過柔性鉸鏈連接的第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5，位于第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5間并通過柔性鉸鏈連接的Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4；Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4無鉸鏈的兩側(cè)為安裝凹槽；帶預(yù)壓力的第三X方向壓電堆6-3和第四X方向壓電堆6-6安裝在安裝基板6-1內(nèi)，一端嵌入安裝基板6-1內(nèi)，另一端分別安裝在通過柔性鉸鏈與第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5連接的凹槽內(nèi)。

如圖4所示，所述X方向基座1-1內(nèi)部的凹槽用于與Y方向基座2-1安裝配合，底部凹槽用于與Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6上的Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4安裝配合。

所述載物平臺5上表面為物體安裝平面，留安裝孔與搭載物體進(jìn)行安裝。

上述可實現(xiàn)平動和轉(zhuǎn)動的三自由度壓電驅(qū)動調(diào)節(jié)裝置的調(diào)節(jié)方法：

對于所述X方向第一平動機(jī)構(gòu)1和X方向第二平動結(jié)構(gòu)3，當(dāng)安裝在X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)中的第一Y方向壓電堆1-5和安裝在X方向第二菱形位移放大機(jī)構(gòu)中的第二Y方向壓電堆3-5，在一對大小相等方向相反的電壓作用下，基于壓電材料的逆壓電效應(yīng)，壓電堆產(chǎn)生大小相等方向相反的一對位移。這時第一Y方向壓電堆1-5的膨脹使得X方向第一菱形位移放大機(jī)構(gòu)中的長軸伸長，與X方向第一質(zhì)量塊1-4相連的短軸一端縮短，帶動X方向第一1號杠桿1-3和X方向第一2號杠桿1-6分別與X方向第一質(zhì)量塊1-4通過柔性鉸鏈連接的一端產(chǎn)生沿X軸負(fù)方向位移，通過X方向第一杠桿位移放大機(jī)構(gòu)，使得X方向第一1號杠桿1-3和X方向第一2號杠桿1-6的另一端產(chǎn)生沿X軸正方向的位移；而第二Y方向壓電堆3-5的收縮使得X方向第二菱形放大機(jī)構(gòu)中的長軸縮短，與X方向第二質(zhì)量塊3-4相連的短軸一端伸長，帶動X方向第二1號杠桿3-3和X方向第二2號杠桿3-6分別與X方向第二質(zhì)量塊3-4通過柔性鉸鏈連接的一端產(chǎn)生沿X軸負(fù)方向位移，通過X方向第二杠桿位移放大機(jī)構(gòu)，使得X方向第二1號杠桿3-3和X方向第二2號杠桿3-6的另一端產(chǎn)生沿X軸正方向的位移；從而通過X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7，以及X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7使得載物平臺5沿X軸正方向平動。

對于所述Y方向平動結(jié)構(gòu)，通過與X方向平動結(jié)構(gòu)相同的調(diào)節(jié)方法，可使載物平臺5沿Y軸正方向平動。

對于所述Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6，當(dāng)安裝在Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)6內(nèi)的帶預(yù)壓力的第三X方向壓電堆6-3和第四X方向壓電堆6-6在一對大小相等方向相同的電壓作用下，基于壓電材料的逆壓電效應(yīng)，壓電堆產(chǎn)生大小相等方向相反的一對位移，第三X方向壓電堆6-3和第四X方向壓電堆6-6分別通過柔性鉸鏈推動相連的第一Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-2和第二Z方向偏轉(zhuǎn)梁6-5沿伸長方向產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，進(jìn)而通過柔性鉸鏈驅(qū)動位于中間的Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)；Z方向偏轉(zhuǎn)塊6-4帶動整個調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)生Z方向的偏轉(zhuǎn)。

所述Y方向平動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理如圖3所示，X方向平動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理和Y方向平動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計原理相同。

所述Z方向偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計所用偏轉(zhuǎn)原理如圖6所示，L1為偏轉(zhuǎn)梁壓電堆驅(qū)動鉸鏈中心至外側(cè)柔性鉸鏈中心的距離，L2為偏轉(zhuǎn)梁壓電堆驅(qū)動鉸鏈中心距內(nèi)側(cè)與偏轉(zhuǎn)塊連接鉸鏈中心的距離，L3為偏轉(zhuǎn)塊在XOY平面內(nèi)的截面寬度，若在壓電堆驅(qū)動下產(chǎn)生δ1的沿壓電堆軸向的位移，則偏轉(zhuǎn)梁端部近似產(chǎn)生δ2的位移。則中間偏轉(zhuǎn)塊帶動載物臺偏轉(zhuǎn)角度α可以近似為：

所述X和Y方向上的平動，以及Z方向上的偏轉(zhuǎn)均為獨(dú)立驅(qū)動，當(dāng)平臺5沿X軸平動時，Y方向第一1號導(dǎo)向桿2-2和Y方向第一2號導(dǎo)向桿2-7以及Y方向第二1號導(dǎo)向桿4-2和Y方向第二2號導(dǎo)向桿4-7將沿相應(yīng)鉸鏈支點(diǎn)轉(zhuǎn)動一個微小的角度；當(dāng)平臺5沿Y軸平動時，X方向第一1號導(dǎo)向桿1-2和X方向第一2號導(dǎo)向桿1-7以及X方向第二1號導(dǎo)向桿3-2和X方向第二2號導(dǎo)向桿3-7將沿相應(yīng)鉸鏈支點(diǎn)轉(zhuǎn)動一個微小的角度。故導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的存在不僅避免了附加位移的產(chǎn)生，也使得平臺沿X方向的平動和沿Y方向的平動解耦。且X方向位移和Y位移輸出相互影響小，與Z方向輸出獨(dú)立；整個裝置無機(jī)械摩擦，可實現(xiàn)三自由度獨(dú)立調(diào)節(jié)。