一种三自由度混合柔性铰链微动平台的制作方法

本实用新型涉及微动平台装置，更具体地说，涉及一种三自由度混合柔性铰链微动平台。

背景技术：

在微机电系统、扫描探测显微镜、超精密加工、光学元件制造以及生物医学工程等领域中，具有纳米精度的微动平台是核心部件。

目前，在各种各类的微动平台结构中，不同柔性铰链构成的微动平台具有不同的性能。正圆柔性铰链构成的微动平台较其他缺口类型铰链构成的微动平台转角大，各方向具有较高的灵敏度。而直角柔性铰链构成的微动平台比其他铰链构成的微动平台来说柔度大。然而，在现有平面柔顺微动平台设计中，所运用的微动平台都是由单一的同一种缺口类型的转动铰链构成。例如，该微动平台都是由单一的直角缺口或者都是由单一的正圆形缺口的转动铰链构成。这样结构的微动平台没有充分利用不同种缺口类型的转动铰链各自的优点，导致单一的一种铰链构成的柔性铰链微动平台只具备其单一方面的优越性能，从而大大影响柔性铰链微动平台的工作性能。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种三自由度混合柔性铰链微动平台，该微动平台不仅转角大和各方向具有较高的灵敏度的特点，而且具有柔度大的优点，从而大大提高柔性铰链微动平台的工作性能。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种三自由度混合柔性铰链微动平台，其特征在于：包括动平台、定平台、设置在定平台上的驱动装置和三条用于连接定平台和动平台的柔性支链；每条所述柔性支链由具有正圆双柔性铰链一的柔性支链一和具有正圆双柔性铰链二的柔性支链二通过直角柔性铰链连接组成；所述柔性支链一远离柔性支链二的一端与动平台连接，柔性支链二远离柔性支链一的一端与定平台连接；所述驱动装置与柔性支链一连接。

在上述方案中，每条柔性支链中包含正圆双柔性铰链一、正圆双柔性铰链二和一个直角柔性铰链，使得本实用新型的微动平台充分利用了正圆双柔性铰链的转角大和各方向具有较高灵敏度的优点，以及直角柔性铰链具有柔度大的优点，将两种柔性铰链同时运用于微动平台的设计中，使得微动平台同时具备两种柔性铰链的优点，不仅转角大和各方向具有较高的灵敏度，而且具有柔度大的优点，从而大大提高柔性铰链微动平台的工作性能。同时，该微动平台工作时，将微动平台的定平台固定，在每条柔性支链的中间部分使用驱动装置驱动，使得该微动平台具有3个自由度，动平台能实现X轴、Y轴的平动和绕Z轴的转动。

所述柔性支链一与柔性支链二垂直连接。

所述柔性支链一由支链体一和正圆双柔性铰链一连接组成；所述正圆双柔性铰链一与动平台连接。

所述驱动装置与支链体一连接。

所述柔性支链二由支链体二和正圆双柔性铰链二连接组成；所述正圆双柔性铰链二与定平台连接。

所述支链体一通过直角柔性铰链与支链体二连接。

所述正圆双柔性铰链一和正圆双柔性铰链二均为对称型正圆双柔性铰链。

所述正圆双柔性铰链一和正圆双柔性铰链二均由两个相同的半圆形单柔性铰链组成，两个半圆形单柔性铰链背对对称设置。本实用新型的正圆双柔性铰链一和正圆双柔性铰链二的形状设计可承受弹性变形，从而可获取一部分运动。

三条所述柔性支链呈120°对称分布在动平台的外围。

所述动平台和定平台均为铝材料制成的平台；所述驱动装置为压电陶瓷驱动装置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：本实用新型三自由度混合柔性铰链微动平台不仅转角大和各方向具有较高的灵敏度的特点，而且具有柔度大的优点，从而大大提高柔性铰链微动平台的工作性能。

附图说明

图1是本实用新型三自由度混合柔性铰链微动平台的示意图一；

图2是本实用新型三自由度混合柔性铰链微动平台的示意图二；

其中，1为动平台、2为定平台、3为压电陶瓷驱动装置、4为正圆双柔性铰链一、5为正圆双柔性铰链二、6为直角柔性铰链、7为支链体一、8为支链体二。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例

如图1和图2所示，本实用新型的三自由度混合柔性铰链微动平台包括均为铝材料制成的动平台1和定平台2、设置在定平台2上的压电陶瓷驱动装置3以及三条用于连接定平台2和动平台1的柔性支链。其中，三条柔性支链呈120°对称分布在动平台1的外围。每条柔性支链由具有正圆双柔性铰链一4的柔性支链一和具有正圆双柔性铰链二5的柔性支链二通过直角柔性铰链6连接组成。柔性支链一远离柔性支链二的一端与动平台1连接，柔性支链二远离柔性支链一的一端与定平台2连接，压电陶瓷驱动装置3与柔性支链一连接。

本实用新型的柔性支链一与柔性支链二垂直连接，其中，柔性支链一由支链体一7和正圆双柔性铰链一4连接组成，正圆双柔性铰链一4与动平台1连接，而压电陶瓷驱动装置3与支链体一7连接。

本实用新型的柔性支链二由支链体二8和正圆双柔性铰链二5连接组成，正圆双柔性铰链二5与定平台2连接，而支链体一7通过直角柔性铰链6与支链体二8连接。

本实用新型的正圆双柔性铰链一4和正圆双柔性铰链二5均为对称型正圆双柔性铰链，并且正圆双柔性铰链一4和正圆双柔性铰链二5均由两个相同的半圆形单柔性铰链组成，两个半圆形单柔性铰链背对对称设置。本实用新型中两个半圆形单柔性铰链背对对称设置是指：两个半圆形单柔性铰链的开口朝向相反并对称设置。本实用新型的正圆双柔性铰链一4和正圆双柔性铰链二5的形状设计可承受弹性变形，从而可获取一部分运动。

本实用新型每条柔性支链中包含正圆双柔性铰链一4、正圆双柔性铰链二5和一个直角柔性铰链6，使得本实用新型的微动平台充分利用了正圆双柔性铰链一4和正圆双柔性铰链二5的转角大和各方向具有较高灵敏度的优点，以及直角柔性铰链6具有柔度大的优点，将两种柔性铰链同时运用于微动平台的设计中，使得微动平台同时具备两种柔性铰链的优点，不仅转角大和各方向具有较高的灵敏度，而且具有柔度大的优点，从而大大提高柔性铰链微动平台的工作性能。同时，该微动平台工作时，将微动平台的定平台固定，在每条柔性支链的中间部分使用压电陶瓷驱动装置3驱动，使得该微动平台具有3个自由度，动平台能实现X轴、Y轴的平动和绕Z轴的转动。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。