本发明涉及一种可应用于不同操作对象的柔顺微夹钳，可以用于微型装配，生物细胞试验操作等，属于机械夹具设计技术领域。
背景技术：
在微机电系统中，微操作技术是核心技术，微操作过程中的微夹钳起着关键作用，用于夹持操作对象，从而完成对操作对象的操作。研究开发合适的新型微夹钳，能够合理准确的夹持操作对象，是将微操作由理论实验转向应用的关键，也是近几年微操作领域的研究热点。
微夹钳结构主要分为刚性结构和柔顺结构两种，其中刚性结构在微操作系统中很少应用，因为其需要应用传统运动副(转动副，移动副等)并且需要先对其进行装配，装配精度要求很高，难以微型化处理，并且容易破坏操作对象，比如细胞等。而柔顺微夹钳是采用柔性铰链，利用柔性铰链的变形来传递运动，可以一体化加工，易于微型化处理。运动过程中没有刚性运动副的摩擦，间隙等，精度可得到很大提高，加工材料选用su-8胶，加工成型的微夹钳具有一定的刚性和柔性，操作对象可以多元化。
在操作过程中，操作对象决定着微夹钳的结构。对于刚性操作对象，微夹钳结构可以刚性稍大，不会破坏操作对象；对于细胞等具有柔性的操作对象，需要微夹钳也具有柔性，防止对操作对象的破坏。目前，大多数微夹钳都是具有针对性的设计，导致应用领域很窄。nchronis，lplee在国际学术期刊《journalofmicroelectromechanicalsystems》的2005年第14期857-863页发表论文“electrothermallyactivatedsu-8microgripperforsinglecellmanipulationinsolution”提出了一种新型电热驱动微夹钳。但与本发明相比，钳口位移放大太小，并且操作对象只能是细胞。本发明设计采用电热驱动可采用微加工工艺制造，易于微型化加工，钳口位移也可经放大达到上百微米，钳口可以夹持刚度较大操作对象，比如微型钢珠，齿轮等，也可以夹持细胞等柔性操作对象，防止操作对象被破坏。
技术实现要素：
本发明要解决的技术难题是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、新颖，能完成多种操作对象操作的su-8电热驱动柔顺夹持器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是一种su-8加工的电热驱动柔顺微夹钳，该微夹钳由夹持器和驱动器两部分组成；该微夹钳为左右对称结构。驱动器采用v型驱动梁，v型驱动梁能够产生位移。v型驱动梁包括第一v型梁1、第二v型梁1’、驱动位移杆2、第一固定平台3和第二固定平台3’；第一v型梁1和第二v型梁1’对称布置在驱动位移杆2的两侧，第一v型梁1和第一固定平台3连接，第二v型梁1’和第二固定平台3’连接。第一v型梁1和第二v型梁1’均为阵列布置。
在夹持器部分，位移输入杆与驱动器位移输出杆2为同一杆件，用来传递运动。柔顺微夹钳左右对称结构各由三个直梁型柔性铰链以及三个刚性连杆构成。
第一柔性铰链a、第一柔性铰链a’末端分别连接在驱动位移杆2顶端的左右两侧，第一柔性铰链a上端与第一刚性杆4固定连接。第一刚性杆杆4与第二柔性铰链b连接。第二柔性铰链b另一端固定连接第一钳口刚性杆件5，将运动传递到左端钳口7，进而将驱动器位移进行放大。第一钳口刚性杆件5另一端连接第三柔性铰链c。第三柔性铰链c末端连接第一摇杆刚性杆件6。而第一摇杆刚性杆件6固定连接第一固定平台3。第一钳口刚性杆件5相当于通过第三柔顺铰链c的变形绕第一摇杆刚性杆件6做转动。
第一柔性铰链a’上端与第二刚性杆4’的一端固定连接，第二刚性杆杆4’另一端与第二柔性铰链b’的一端连接，第二柔性铰链b’另一端固定连接第二钳口刚性杆件5’；驱动位移杆2产生的运动最终传递到右端钳口7’，进而将驱动器位移进行放大。第二钳口刚性杆件5’另一端连接第三柔性铰链c’，第三柔性铰链c’末端连接第二摇杆刚性杆件6’。第二摇杆刚性杆件6’固定连接在第二固定平台3’上。第二刚性杆件5’相当于通过第三柔顺铰链c’的变形绕第二摇杆刚性杆件6’做转动。
v型驱动梁由su-8制成且为一体化结构，在驱动器部分，第一v型梁1、第二v型梁1’、驱动位移杆2、第一固定平台3和第二固定平台3’镀上双面铜层。通过镀上的铜层进行导电发热，将热传导到su-8的v型驱动梁，从而产生垂直向上的位移。
钳口刚性杆件采用加强筋设计，使微夹钳的操作对象能够多元化。对刚性操作对象，加持过程中即使力度过大，操作对象也不会被破坏，钳口也不会发生变形导致操作失败；对柔性操作对象，经过位移的放大可以很好的夹持住操作对象。
采用直梁型柔性铰链，加工精度低。
驱动器部分采用v型电热驱动，为保证足够的驱动力，第一v型梁1和第二v型梁1’阵列对数大于等于3对。
与现有技术比较，本发明具有如下收益效果：操作对象多元化，对操作对象形状要求不高，结构简单便于加工。并且，采用柔顺机构使微夹钳可以一体化加工，无需装配。
附图说明
图1是多种操作对象su-8柔顺电热驱动微夹钳结构示意图。
图2是微夹钳钳体结构的原理简图。
图中：1--第一v型驱动器梁；2--驱动器位移输出杆；3--第一固定电极板；4--第一刚性连杆；5--第一钳口刚性杆件；6--第一摇杆刚性固定杆件；7--左端钳口；l--钳口初始距离。
1’--第二v型驱动器梁；3’--第二固定电极板；4’--第二刚性连杆；5’--第二钳口刚性杆件；6’--第二摇杆刚性固定杆件；7’--右端钳口。
具体实施方式
下面结合附图和技术方案详细叙述本发明的具体实施方式。
如附图1所示，在固定电极板(3，3’)施加合适电压后，由于v型驱动梁上镀有铜层，电路通路，铜层由于电阻存在产生焦耳热，进而将热传导到铜层下方su-8胶上，su-8胶产生热膨胀。v型驱动梁(1，1’)两侧产生相同位移变形，推动位移输出杆2向上运动，将运动和力传输到第一柔性铰链(a，a’)。第一柔性铰链(a，a’)产生变形，进而将运动和力传递到刚性杆件(4，4’)。刚性杆件(4，4’)不会发生变形，只会产生一个逆时针的转动和平动，进而力和运动传递到柔性铰链(b，b’)，柔性铰链(b，b’)发生柔性变形，储存一部分弹性势能，将力和运动继续传递给钳口刚性杆件(5，5’)，使钳口连杆产生逆时针转动，钳体端口(7，7’)随着刚性连杆(5，5’)的转动而转动，完成钳口的张开过程同时对运动位移进行放大。刚性杆件(5，5’)将柔性铰链(b，b’)传递过来的力和运动传递到柔性铰链(c，c’)，柔性铰链(c，c’)通过变形传递运动，相当于绕固定杆件(6，6’)的转动，同时储存一部分弹性势能。钳口刚性杆件(5，5’)，柔性铰链(c，c’)以及固定刚性杆件(6，6’)共同完成了钳口的张开过程。将操作对象放置在钳口中间，当固定电极板(3，3’)的电压降低之后，v型电热驱动梁温度降低，热膨胀现象逐渐消失，恢复变形的能力提供位移杆2一个垂直向下的力和运动。柔性铰链(c，c’)释放储存的弹性势能，将力和运动传递到钳口刚性杆件(5，5’)，使钳口刚性杆件(5，5’)发生顺时针的转动，带动钳体端口(7，7’)顺时针转动，即钳口的闭合过程，此时即可夹持住操作对象。柔性铰链(b，b’)释放储存的弹性势能，同样给钳口刚性杆件(5，5’)一个顺时针转动的力，同时传递给刚性杆件(4，4’)，柔性铰链(a，a’)释放储存的弹性势能，同时给位移杆2一个运动和力，此过程即完成了微夹钳的钳口闭合即夹持过程。