專利名稱：冗余度平面三自由度柔順精密定位平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種柔順精密定位平臺，具體是一種可實現(xiàn)沿X、Y方向的精密定位及繞Z軸的角度精細調(diào)整的具有冗余度的柔順精密定位平臺。
背景技術(shù)：
目前，精密定位平臺都不具有驅(qū)動冗余性能。如果運動平臺處于奇異位形，將失去一個或數(shù)個自由度而降低完成任務(wù)的能力。因此，可以通過增加一個或數(shù)個驅(qū)動輸入來改善工作臺的工作能力，滿足避免接近奇異位形等要求。這種冗余度精密定位平臺能夠優(yōu)化可操作性、改善運動學和動力學特性。另外，現(xiàn)有的三自由度精密定位平臺一般均存在輸入、輸出耦合問題，從而影響了工作精度，增加了控制難度。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對已有技術(shù)所存在的缺點，提供一種新穎的冗余度單層并聯(lián)三自由度一體式柔順精密定位平臺。該定位平臺可同時避免接近奇異位形、優(yōu)化可操作度、改善運動學和動力學特性，而且整個定位平臺本體是單層一體式的，可以由一塊材料加工而成。
為達到上述目的，本實用新型采取了下述技術(shù)方案冗余度平面三自由度柔順精密定位平臺，包括運動平臺2及基座1，其特征在于運動平臺2及基座1之間采用四組位移放大機構(gòu)9柔性鉸鏈連接；這四組放大機構(gòu)呈90°旋轉(zhuǎn)對稱分布在運動平臺的四側(cè)。
所述的位移放大機構(gòu)9由主動構(gòu)件3，柔性鉸鏈4、5、6，7及連桿8構(gòu)成；位移放大機構(gòu)9的主動構(gòu)件3與基座1之間由柔性鉸鏈4連接，主動構(gòu)件3與放大機構(gòu)的連桿8之間由柔性鉸鏈5相接，連桿3與與伸縮制動器10之間通過柔性鉸鏈7連接，連桿8與運動平臺2通過另一柔性鉸鏈6連接。
上述的位移放大機構(gòu)9也可為二級位移放大機構(gòu)，由主動構(gòu)件3，柔性鉸鏈4、5、6、7、11、12，連桿8、13構(gòu)成；位移放大機構(gòu)的主動構(gòu)件3與基座1之間由柔性鉸鏈4連接，主動構(gòu)件3與連桿13之間由柔性鉸鏈12相接，主動構(gòu)件3與伸縮制動器10之間由柔性鉸鏈7相接；連桿13與基座1通過柔性鉸鏈11相接，連桿13與連桿8通過柔性鉸鏈5連接，連桿8與運動平臺2通過柔性鉸鏈6連接。
上述的位移放大機構(gòu)9還可為三級位移放大機構(gòu)，由主動構(gòu)件3，柔性鉸鏈4、5、6、7、11、12、14、15，連桿8、13、16構(gòu)成；位移放大機構(gòu)的主動構(gòu)件3與基座1之間由柔性鉸鏈4連接，主動構(gòu)件3與連桿13之間由柔性鉸鏈12相接，主動構(gòu)件3與伸縮制動器10之間由柔性鉸鏈7相接，；連桿13與基座1通過柔性鉸鏈11相接，連桿13與連桿16通過柔性鉸鏈14連接，連桿16與基座1通過柔性鉸鏈15連接，連桿16與連桿8通過柔性鉸鏈5連接，連桿8與運動平臺2通過柔性鉸鏈6連接。
主動構(gòu)件的輸入由伸縮致動器完成。
所述的位移放大機構(gòu)可以是一級或多級放大機構(gòu)。
與已有技術(shù)相比，本實用新型具有如下有益效果本實用新型采用了四組驅(qū)動輸入，而定位平臺只有三個自由度，這個冗余驅(qū)動增加了定位平臺可操作性，可以滿足運動學要求，通過進一步增加放大機構(gòu)的級數(shù)還可以擴大定位平臺的工作范圍；由于采用了四組柔性鉸鏈，保證了運動傳遞的無間隙、無摩擦、免潤滑、高精度性和高穩(wěn)定性；由于采用了對稱結(jié)構(gòu)，可以有效避免輸入、輸出的耦合效應(yīng)，避免積累誤差，有效提高平臺的精度；由于采用了位移放大機構(gòu)，可將伸縮致動器的伸縮量依倍率放大，可以實現(xiàn)運動平臺在較大范圍運動；由于運動平臺和基座都是集成在單層一體式上的，可以由一塊材料加工而成，實現(xiàn)免裝配。
本實用新型不僅能達到納米級定位精度，而且整個定位平臺本體的可操作度、運動學和動力學特性都能得到很大的改善。冗余度精密定位平臺在滿足運動學要求的同時，還可以擴大定位平臺的工作范圍，增加其工作靈活性，有效克服輸入、輸出耦合問題。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合說明書附圖來對本實用新型作進一步說明。
如附圖1所示，本實用新型包括運動平臺2及基座1，其特征在于運動平臺2及基座1之間采用四組位移放大機構(gòu)9柔性鉸鏈連接；這四組放大機構(gòu)呈90°旋轉(zhuǎn)對稱分布在運動平臺的四側(cè)。
所述的位移放大機構(gòu)9由主動構(gòu)件3，柔性鉸鏈4、5、6，7及連桿8構(gòu)成；位移放大機構(gòu)9的主動構(gòu)件3與基座1之間由柔性鉸鏈4連接，主動構(gòu)件3與放大機構(gòu)的連桿8之間由柔性鉸鏈5相接，連桿3與與伸縮制動器10之間通過柔性鉸鏈7連接，連桿8與運動平臺2通過另一柔性鉸鏈6連接。
本實用新型采用了四組驅(qū)動輸入，而定位平臺只有三個自由度，這個冗余驅(qū)動增加了定位平臺可操作性，可以滿足運動學要求，通過進一步增加放大機構(gòu)的級數(shù)還可以擴大定位平臺的工作范圍；由于采用了四組柔性鉸鏈，保證了運動傳遞的無間隙、無摩擦、免潤滑、高精度性和高穩(wěn)定性；由于采用了對稱結(jié)構(gòu)，可以有效避免輸入、輸出的耦合效應(yīng)，避免積累誤差，有效提高平臺的精度；由于采用了位移放大機構(gòu)，可將伸縮致動器的伸縮量依倍率放大，可以實現(xiàn)運動平臺在較大范圍運動；由于運動平臺和基座都是集成在單層一體式上的，可以由一塊材料加工而成，實現(xiàn)免裝配。
本實用新型不僅能達到納米級定位精度，而且整個定位平臺本體的可操作度、運動學和動力學特性都能得到很大的改善。冗余度精密定位平臺在滿足運動學要求的同時，還可以擴大定位平臺的工作范圍，增加其工作靈活性，有效克服輸入、輸出耦合問題。
圖1給出是一級放大機構(gòu)，為了增加平臺2的運動范圍，圖1中的一級放大機構(gòu)可由圖2和圖3所示的二級放大機構(gòu)和三級放大機構(gòu)取代。
如附圖2所示，本實用新型包括運動平臺2及基座1，其特征在于運動平臺2及基座1之間采用四組位移放大機構(gòu)9柔性鉸鏈連接；這四組放大機構(gòu)呈90°旋轉(zhuǎn)對稱分布在運動平臺的四側(cè)。
所述的位移放大機構(gòu)9也可為二級位移放大機構(gòu)，由主動構(gòu)件3，柔性鉸鏈4、5、6、7、11、12，連桿8、13構(gòu)成；位移放大機構(gòu)的主動構(gòu)件3與基座1之間由柔性鉸鏈4連接，主動構(gòu)件3與連桿13之間由柔性鉸鏈12相接，主動構(gòu)件3與伸縮制動器10之間由柔性鉸鏈7相接；連桿13與基座1通過柔性鉸鏈11相接，連桿13與連桿8通過柔性鉸鏈5連接，連桿8與運動平臺2通過柔性鉸鏈6連接。
如附圖3所示，本實用新型包括運動平臺2及基座1，運動平臺2及基座1之間采用四組位移放大機構(gòu)9柔性鉸鏈連接；這四組放大機構(gòu)呈90°旋轉(zhuǎn)對稱分布在運動平臺的四側(cè)。
上述的位移放大機構(gòu)9還可為三級位移放大機構(gòu)，由主動構(gòu)件3，柔性鉸鏈4、5、6、7、11、12、14、15，連桿8、13、16構(gòu)成；位移放大機構(gòu)的主動構(gòu)件3與基座1之間由柔性鉸鏈4連接，主動構(gòu)件3與連桿13之間由柔性鉸鏈12相接，主動構(gòu)件3與伸縮制動器10之間由柔性鉸鏈7相接，；連桿13與基座1通過柔性鉸鏈11相接，連桿13與連桿16通過柔性鉸鏈14連接，連桿16與基座1通過柔性鉸鏈15連接，連桿16與連桿8通過柔性鉸鏈5連接，連桿8與運動平臺2通過柔性鉸鏈6連接。
權(quán)利要求1.冗余度平面三自由度柔順精密定位平臺，包括運動平臺(2)及基座(1)，其特征在于運動平臺(2)及基座(1)之間采用四組位移放大機構(gòu)(9)連接；這四組放大機構(gòu)呈90°旋轉(zhuǎn)對稱分布在運動平臺的四側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余度平面三自由度柔順精密定位平臺，其特征在于所述的位移放大機構(gòu)(9)由主動構(gòu)件(3)，柔性鉸鏈(4)、(5)、(6)，(7)及連桿(8)構(gòu)成；位移放大機構(gòu)(9)的主動構(gòu)件(3)與基座(1)之間由柔性鉸鏈(4)連接，主動構(gòu)件(3)與放大機構(gòu)的連桿(8)之間由柔性鉸鏈(5)相接，連桿(3)與與伸縮制動器(10)之間通過柔性鉸鏈(7)連接，連桿(8)與運動平臺(2)通過另一柔性鉸鏈(6)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余度平面三自由度柔順精密定位平臺，其特征在于所述的位移放大機構(gòu)(9)為二級位移放大機構(gòu)，由主動構(gòu)件(3)，柔性鉸鏈(4)、(5)、(6)、(7)、(11)、(12)，連桿(8)、(13)構(gòu)成；位移放大機構(gòu)的主動構(gòu)件(3)與基座(1)之間由柔性鉸鏈(4)連接，主動構(gòu)件(3)與連桿(13)之間由柔性鉸鏈(12)相接，主動構(gòu)件(3)與伸縮制動器(10)之間由柔性鉸鏈(7)相接，連桿(13)與基座(1)通過柔性鉸鏈(11)相接，連桿(13)與連桿(8)通過柔性鉸鏈(5)連接，連桿(8)與運動平臺(2)通過柔性鉸鏈(6)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冗余度平面三自由度柔順精密定位平臺，其特征在于所述的位移放大機構(gòu)(9)為三級位移放大機構(gòu)，由主動構(gòu)件(3)，柔性鉸鏈(4)、(5)、(6)、(7)、(11)、(12)、(14)、(15)，連桿(8)、(13)、(16)構(gòu)成；位移放大機構(gòu)的主動構(gòu)件(3)與基座(1)之間由柔性鉸鏈(4)連接，主動構(gòu)件(3)與連桿(13)之間由柔性鉸鏈(12)相接，主動構(gòu)件(3)與伸縮制動器(10)之間由柔性鉸鏈(7)相接，連桿(13)與基座(1)通過柔性鉸鏈(11)相接，連桿(13)與連桿(16)通過柔性鉸鏈(14)連接，連桿(16)與基座(1)通過柔性鉸鏈(15)連接，連桿(16)與連桿(8)通過柔性鉸鏈(5)連接，連桿(8)與運動平臺(2)通過柔性鉸鏈(6)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種冗余度平面三自由度柔順精密定位平臺。本實用新型包括基座，運動平臺，運動平臺與基座通過四組柔順位移放大機構(gòu)連接；這四組放大機構(gòu)呈90°旋轉(zhuǎn)對稱分布在運動平臺的四側(cè)。本實用新型能達到納米級定位精度，定位平臺具有很好的可操作性，可避免接近奇異位形，有效克服輸入、輸出耦合問題，增加其工作靈活性。本實用新型可通過采用二級或更高級別的柔順放大機構(gòu)擴大工作臺的運動范圍。
文檔編號G12B5/00GK2745181SQ20042009393
公開日2005年12月7日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者張憲民, 陳永健, 王 華, 歐陽高飛 申請人:華南理工大學