專利名稱：一種部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，尤其涉及一種部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺。
背景技術(shù)：
精密定位平臺在微電子、精密加工等領(lǐng)域具有廣泛需求。目前廣泛應(yīng)用的精密定位平臺可分為串聯(lián)平臺和并聯(lián)平臺兩大類。串聯(lián)平臺每一方向的運(yùn)動都由一套獨(dú)立的驅(qū)動裝置控制，因而控制容易，但其結(jié)構(gòu)龐大、安裝繁瑣、底層自由度受力大，易磨損變形。相比串聯(lián)平臺，并聯(lián)平臺具有無累積誤差、精度高、動態(tài)響應(yīng)快、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好等優(yōu)點(diǎn)。因此并聯(lián)平臺更能滿足精密定位的要求。一般用于精密定位的平面三自由度并聯(lián)定位平臺是一種3-PRP (3表示自由度數(shù)，P表示移動副，R表示旋轉(zhuǎn)副)并聯(lián)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如圖I所示。這種定位平臺克服了串聯(lián)平臺結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動態(tài)響應(yīng)性差等缺點(diǎn)，但這種設(shè)計(jì)使動平臺X、Y、Theta (轉(zhuǎn)動)運(yùn)動高度耦合當(dāng)平臺轉(zhuǎn)過一定角度時，兩個平動運(yùn)動中任意一個運(yùn)動，都會引起另外一個平動運(yùn)動的從動。由于輸入的高度耦合，各運(yùn)動的輸入誤差不僅影響其驅(qū)動方向的位置精度，還影響其耦合方向的位置精度，誤差因而被放大；同時，輸入耦合使3-PRP并聯(lián)平臺運(yùn)動學(xué)求解復(fù)雜，運(yùn)動控制繁瑣。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有3PRP并聯(lián)平臺耦合性強(qiáng)、精度較低、運(yùn)動學(xué)求解復(fù)雜等問題，提供了一種部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，充分滿足了定位平臺的高精度的要求。本實(shí)用新型通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，包括動平臺、定平臺，在動平臺與定平臺之間安裝三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支路，每組驅(qū)動支路包括依次按照第一移動副、第二移動副、旋轉(zhuǎn)副聯(lián)接形成PPR的驅(qū)動鏈。PPR驅(qū)動鏈，即第一移動副的導(dǎo)軌與定平臺固接，第二移動副的導(dǎo)軌與第一移動副的滑塊固接，旋轉(zhuǎn)副的轉(zhuǎn)動鉸鏈一端聯(lián)接第二移動副的滑塊上，另一端固接動平臺。這三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支路分為，兩組平行設(shè)置的Y向驅(qū)動支路和一組與Y向相垂直設(shè)置的X向驅(qū)動支路；即Y向驅(qū)動支路第一移動副的運(yùn)動方向平行于Y軸，X向驅(qū)動支路第一移動副的運(yùn)動方向垂直于Y軸。動平臺的邊緣與定平臺之間加裝彈簧，彈簧的拉伸方向與水平面平行。定位平臺還加裝有輸入光柵閉環(huán)反饋裝置。本實(shí)用新型與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)I、可以實(shí)現(xiàn)平面內(nèi)正交方向的移動及垂直該平面的轉(zhuǎn)動。2、運(yùn)動輸入部分解耦，X向(Y向)的運(yùn)動輸入不會引起Y向(X向)從動。運(yùn)動學(xué)求解簡單，運(yùn)動控制方便，精度高。3、三條驅(qū)動支路結(jié)構(gòu)相同，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)安裝較方便。
·[0015]4、三組驅(qū)動支路支撐動平臺，不需要輔助支撐，節(jié)省成本。5、動平臺的邊緣與定平臺之間加裝彈簧，具有彈簧預(yù)緊，并裝有輸入光柵閉環(huán)反饋裝置，進(jìn)一步提聞定位精度。本實(shí)用新型簡便易行的技術(shù)手段，克服了現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動耦合、運(yùn)動學(xué)求解復(fù)雜、設(shè)計(jì)加工繁瑣等缺點(diǎn)，可以滿足精密定位平臺高精度的要求，在精密加工、微電子制造等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖I為現(xiàn)有技術(shù)平面三自由度并聯(lián)定位平臺結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體詳細(xì)描述。實(shí)施例如圖2所示。本實(shí)用新型部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，包括動平臺、定平臺，在動平臺與定平臺之間安裝三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支路，其中每組驅(qū)動支路包括依次按照第一移動副3、第二移動副4、旋轉(zhuǎn)副4-1聯(lián)接形成的PPR驅(qū)動鏈，即第一移動副3的導(dǎo)軌3-1與定平臺2固接，第二移動副4的導(dǎo)軌4-2與第一移動副3的滑塊固接，旋轉(zhuǎn)副4-1的轉(zhuǎn)動鉸鏈一端聯(lián)接第二移動副4的滑塊上，另一端固接動平臺I。需要說明的是，這三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支路分為，兩組平行設(shè)置的Y向驅(qū)動支路
11、12和一組與Y向相垂直設(shè)置的X向驅(qū)動支路13 ;即Y向驅(qū)動支路11、12的第一移動副的運(yùn)動方向平行于Y軸，X向驅(qū)動支路13第一移動副的運(yùn)動方向垂直于Y軸。動平臺I的邊緣與定平臺2之間加裝彈簧(圖中未示出)，彈簧的拉伸方向與水平面平行，消除旋轉(zhuǎn)副的偏心間隙和移動副(第一移動副3、第二移動副4)的法向間隙，提高定位精度。定位平臺還加裝輸入光柵閉環(huán)反饋裝置(圖中未示出)，用于檢測實(shí)際輸入量并進(jìn)行補(bǔ)償，提高輸入精度，從而改善平臺定位精度。下面結(jié)合圖2，具體說明本專利的動作機(jī)理當(dāng)動平臺I轉(zhuǎn)過一定角度時，兩組Y向驅(qū)動支路11、12的第一移動副、第二移動副的兩個滑塊分別平行，X向驅(qū)動支路13中第一移動副和第二移動副的兩個滑塊分別與兩組Y向驅(qū)動支路11、12中的第一移動副和第二移動副的兩個滑塊垂直。X向驅(qū)動支路13 (Y向驅(qū)動支路11、12)的運(yùn)動輸入，不會引起Y向驅(qū)動支路11、12 (X向驅(qū)動支路13)的從動。因此X向驅(qū)動支路13 (Y向驅(qū)動支路11、12)方向的運(yùn)動誤差不會傳遞給Y向驅(qū)動支路11、12 (X向驅(qū)動支路13)方向。從而實(shí)現(xiàn)動平臺I在X軸、Y軸方向平移的相對解耦，X軸、Y軸方向平移運(yùn)動間互不影響，運(yùn)動學(xué)求解容易，控制簡單，并提高了精度。如上所述，當(dāng)Y向驅(qū)動支路11、12中兩個伺服電機(jī)(圖中未示出)運(yùn)動輸入相同時，X向驅(qū)動支路13中第二移動副4的滑塊沿其導(dǎo)軌4-2移動，動平臺I實(shí)現(xiàn)Y向平動；當(dāng)X向驅(qū)動支路13的伺服電機(jī)輸入一個運(yùn)動量時，Y向驅(qū)動支路11、12中的第二移動副4的滑塊沿其導(dǎo)軌4-2移動，動平臺I實(shí)現(xiàn)X向平動；當(dāng)Y向驅(qū)動支路11、12中兩個伺服電機(jī)輸入量不相同時，動平臺I繞Z軸轉(zhuǎn)動。如上所述，便可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替 代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，包括動平臺、定平臺，在動平臺與定平臺之間安裝三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支路，其特征在于每組驅(qū)動支路包括依次按照第一移動副、第二移動副、旋轉(zhuǎn)副聯(lián)接形成的PPR驅(qū)動鏈。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，其特征在于PPR驅(qū)動鏈，即第一移動副的導(dǎo)軌與定平臺固接，第二移動副的導(dǎo)軌與第一移動副的滑塊固接，旋轉(zhuǎn)副的轉(zhuǎn)動鉸鏈一端聯(lián)接第二移動副的滑塊上，另一端固接動平臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，其特征在于這三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支路分為，兩組平行設(shè)置的Y向驅(qū)動支路和一組與Y向相垂直設(shè)置的X向驅(qū)動支路；即Y向驅(qū)動支路第一移動副的運(yùn)動方向平行于Y軸，X向驅(qū)動支路第一移動副的運(yùn)動方向垂直于Y軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，其特征在于動平臺的邊緣與定平臺之間加裝彈簧，彈簧的拉伸方向與水平面平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，其特征在于定位平臺還加裝有輸入光柵閉環(huán)反饋裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種部分解耦的平面三自由度并聯(lián)精密定位平臺，包括動平臺、定平臺，在動平臺與定平臺之間安裝三組結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動支路，每組驅(qū)動支路包括依次按照第一移動副、第二移動副、旋轉(zhuǎn)副聯(lián)接形成的PPR驅(qū)動鏈；PPR驅(qū)動鏈，即第一移動副的導(dǎo)軌與定平臺固接，第二移動副的導(dǎo)軌與第一移動副的滑塊固接，旋轉(zhuǎn)副的轉(zhuǎn)動鉸鏈一端聯(lián)接第二移動副的滑塊上，另一端固接動平臺；運(yùn)動輸入部分解耦，X向(Y向)的運(yùn)動輸入不會引起Y向(X向)從動；本專利簡便易行的技術(shù)手段，克服了現(xiàn)有并聯(lián)機(jī)構(gòu)運(yùn)動耦合、運(yùn)動學(xué)求解復(fù)雜、設(shè)計(jì)加工繁瑣等缺點(diǎn)，可以滿足精密定位平臺高精度的要求，在精密加工、微電子制造等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號F16M11/06GK202769193SQ20122046216
公開日2013年3月6日 申請日期2012年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月11日
發(fā)明者張憲民, 梁經(jīng)倫, 鄺泳聰, 虞召源, 歐陽高飛 申請人:華南理工大學(xué)