专利名称：新型混联微动机器人的制作方法
技术领域：
本项发明属于微动机器人技术领域。
背景技术：
微动机器人在精细加工、集成电路制造、光纤对接、CCD对接、生物和遗传工程、航空航天等领域有着广阔的应用前景。在微动机器人的研究中，并联机构尤其引起人们的关注，这主要是因为并联机构具有以下优点(1)结构紧凑，(2)设计加工简单，对温度的灵敏度不高，(3)驱动器可置于基架上，(4)误差积累及放大小，(5)固有频率高，避免了由震动引入的不可控制重复误差。
斯陶顿(Stoughton)设计了一种由两个并联机构组成的微动机器人，每个并联机构由六个压电元件组成；胡根兹(Hudgens)和特塞(Tesar)提出了一种完全并联的斯蒂瓦特(Stewart)平台微动机器人；国内一些单位也研制了基于一般型Stewart结构的六自由度并联微动机器人、混联六自由度微动机器人、基于德尔它(Delta)机构的细胞操作微动机器人以及并联微动解耦结构微动机器人。他们为微动机器人的发展与进步作出了贡献，其中一些研究成果已申请了专利。已公开的专利申请一般为Stewart结构的六自由度并联微动机器人，但仍存在着结构复杂、运动分析困难、易出现运动干涉等问题。
三、发明的内容本发明的目的在于提供一种新结构的混联微动机器人，它具有结构简单紧凑、制造成本低、工作空间大、位置分析及运动学分析容易、控制简单、运动分辨率高、动态特性好、运动解耦等优点。
本发明的新型混联微动机器人的技术方案如下新型混联微动机器人，由基座、工作台、两端分别与基座和工作台相联的定长杆以及微位移驱动器构成，其特征在于含有3个或4个所说的定长杆，定长杆的一端通过虎克铰或球铰与工作台相联，在另一端中有一个与基座通过定位基座上直接加工出的平行板柔性移动副相联，其余通过虎克铰或球铰与基座上刚性固联的定位座上直接加工出的平行板柔性移动副，且每个定长杆与基座相联一端均设置有微位移驱动器。
在上述方案中所说的的球铰与虎克铰均为柔性铰结构。
在上述方案中所说的微位移驱动器可为压电陶瓷微位移驱动器。微位移驱动器可设置在定长杆与基座相联的一端。
在上述方案中所说的定长杆，其一端与在定位基座上直接加工出的柔性移动副相联，所说的定位座刚性位于基座上，压电陶瓷微位移驱动器位于基座与柔性移动副之间。
在上述方案中所说的另外的定长杆，通过在其端部直接加工出的柔性球铰或虎克铰与在定位座上直接加工出的柔性移动副相联，所说的定位座刚性位于基座上，压电陶瓷微位移驱动器位于基座与柔性移动副之间。
由基座与刚性位于基座上的定位座构成的混联微动机器人本体是一次加工成型的非组装件。
本发明公开的微动机器人具有结构简单紧凑、制造成本低、位置分析及运动学分析容易、控制简单、工作空间大、运动分辨率高、动态特性好、运动解耦、传动链短、传动层次少、累积误差小等优点，能实现无摩擦、无间隙和高分辨率的微动操作。可应用于精细加工、集成电路制造、光纤对接、CCD对接、生物和遗传工程、微型外科手术、微电子装配等领域和其它处理微小物体、进行微细定位和微操作的场合。本发明并可与双向移动微位移工作台配合，以组成多自由度混联型微动机器人，扩大微动机器人的应用领域。
四
附图1为本发明的新型混联微动机器人实施例1的总体结构示意图。
附图2为本发明的新型混联微动机器人实施例2的总体结构示意图。
五具体实施例方式
实施例1结构如附图1所示，为四自由度混联微动机器人，由基座1、工作台2、定长杆3、4、5、6和压电陶瓷微位移器8等组成，基座1与工作台2之间通过4个定长杆相联，其中一个定长杆3一端直接与基座1通过平行板柔性移动副相联，另一端通过柔性球铰与工作台2直接相联；另外三个定长杆4、5、6一端通过柔性虎克铰与平行板柔性移动副相联，另一端通过球铰与工作台2相联。定位座刚性位于基座上，从而与基座构成微动机器人本体，且一次加工成型。压电陶瓷微位移驱动器8位于定位座7内的基座1与平板柔性移动副9之间，通过直接接触传递微位移运动。
实施例2结构如图2所示，是一种三自由度混联微动机器人，由基座1、工作台2、定长杆3、4、5、压电陶瓷微位移器8等组成，基座1与工作台2之间由3个定长杆相联，其中一个定长杆3一端与基座1通过平行板柔性移动副相联，另一端通过柔性虎克铰与工作台2相联；另外两个定长杆4、5一端通过柔性球铰与平行板柔性移动副相联，另一端通过柔性球铰与工作台2相联。三个定长杆均采用压电陶瓷微位移驱动器，驱动器设置在定长杆与基座相联的一端。
实施例1中的定长杆的位置布局，也可采用以下的布局形式，即定长杆3可位于其所相联的基座和工作台中心，其它三个定长杆沿圆周方向均匀分布，这种布局方案可以实现运动解耦。
本发明的结构形式不限于上述实施例所描述的形式。
权利要求
1.新型混联微动机器人，由基座(1)、工作台(2)、两端分别与基座和工作台相联的定长杆以及微位移驱动器(8)构成，其特征在于含有3个或4个所说的定长杆的一端通过虎克铰或球铰与工作台相联，在另一端中有一个与基座通过平行板柔性移动副相联，其余通过虎克铰或球铰与基座上刚性固联的定位座上直接加工出的平行板柔性移动副相联，且每个定长杆与基座相联一端均设置有微位移驱动器(8)。
2.如权利要求1说述的新型混联微动机器人，其特征在于所说的球铰与虎克铰均为柔性铰结构。
3.如权利要求2说述的新型混联微动机器人，其特征在于所说的微位移驱动器为压电陶瓷微位移驱动器。
4.如权利要求3说述的新型混联微动机器人，其特征在于微位移驱动器设置在定长杆与基座(1)相联的一端。
5.如权利要求4说述的新型混联微动机器人，其特征在于定长杆(3)与在定位座(7)上直接加工出的柔性移动副(9)相联，所说的定位座(7)刚性位于基座上，压电陶瓷微位移驱动器(8)位于基座(1)与柔性移动副之间。
6.如权利要求5说述的新型混联微动机器人，其特征在于所说的定长杆(4、5、6)，通过定长杆端部直接加工出的柔性球铰或柔性虎克铰与在定位座(7)上直接加工出的柔性移动副(9)相联，所说的定位座(7)刚性位于基座上，压电陶瓷微位移驱动器(8)位于基座(1)与柔性移动副(9)之间。
7.如权利要求6说述的新型混联微动机器人，其特征在于由基座(1)与刚性位于基座上的定位座(7)构成的混联微动机器人本体是一次加工成型的非组装件。
全文摘要
本项发明属于微动机器人领域。本发明的结构要点是基座与工作台之间由3个或4个定长杆相联，其中一个定长杆一端通过定位座上直接加工出的平行板柔性移动副与基座相联，另一端通过球铰或虎克铰与工作台相联，其它的定长杆一端通过虎克铰或球铰与平行板柔性移动副相联。另一端通过球铰与工作台相联，定长杆与基座相联一端设置有微位移驱动器。本发明具有结构简单紧凑、制造成本低、控制简单、工作空间大、运动分辨率高、动态特性好等优点，能实现无摩擦、无间隙和高分辨率的微动操作。
文档编号B25J11/00GK1410231SQ0112891
公开日2003年4月16日 申请日期2001年9月29日 优先权日2001年9月29日
发明者徐礼钜, 范守文, 徐雪梅 申请人:四川大学