一种大行程三自由度微操作机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微操作机器人，具体是一种大行程三自由度微操作机器人，属于微电子机械系统(MEMS )技术领域。
【背景技术】
[0002]精密微操作机器人在光电子工程、生命科学、半导体制造与检测、航空航天、精密加工等高科技领域中具有广阔的应用前景，为了获得微米甚至亚纳米级的定位分辨率，传统铰链已被无间隙、无摩擦、无需润滑、无冲击的柔性铰链所取代，并联机构具有结构紧凑、运动链短、刚度高和承载能力大等优点，因此是微操作机器人的优选构型。
[0003]目前，国内的哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、燕山大学、华南农业大学等高校，国外的韩国先进科技学院、国立首尔大学等高校，研制出了一系列三自由度柔性并联微操作机器人，但这些微操作机器人存在空间结构复杂，整块加工制造难度大，各运动自由度不解耦及行程小等问题。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大行程三自由度微操作机器人，其能够精密平稳的实现两个空间微转动及一个微平动，具有结构简单、易于整块加工制造、运动解耦及大行程等优点。
[0005]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种大行程三自由度微操作机器人，它包括:
底部基座、上部动平台以及连接两者三条结构相同的平面运动支链；
所述每条平面运动支链中的曲线轴柔性铰链上端与动平台连接，下端与中部输出杆连接;
所述输出杆左侧通过平行四杆机构I与左输入杆连接、右侧通过平行四杆机构II与右输入杆连接，左输入杆右侧通过平行四杆机构III与中部固定杆连接，右输入杆左侧通过平行四杆机构IV与中部的固定杆连接，所述固定杆与基座相连；
其中，位于平面运动支链中心位置的微位移驱动器的左、右两端分别与左输入杆、右输入杆连接。
[0006]所述的平行四杆机构1、平行四杆机构I1、平行四杆机构III以及平行四杆机构IV结构完全相同；
均含有两条相同的杆链，杆链含有单轴柔性铰链1、单轴柔性铰链II和连于两者之间的曲柄；
所述单轴柔性铰链I的旋转轴与单轴柔性铰链II的旋转轴平行但不重合且垂直于曲线轴柔性铰链的曲线轴所在平面；
其中，所述平行四杆机构I与平行四杆机构II水平对称分布，平行四杆机构III与平行四杆机构IV水平对称分布，平行四杆机构I与平行四杆机构III垂直对称分布，平行四杆机构II与平行四杆机构IV垂直对称分布，从而构成平面桥式机构，获得高位移放大比、实现动平台的大行程动作。
[0007]三条结构相同的平面运动支链以并联形式连于动平台与基座之间，三条结构相同的平面运动支链两两之间相互成120°夹角分布呈闭合三角形状态。
[0008]本发明为整体加工成型的非组装件。
[0009]所述平面运动支链为一次切割的一体成型结构。
[0010]与现有的三自由度微操作机器人相比:本发明能够精密平稳的实现两个空间微转动及一个微平动；
并且采用了曲线轴柔性铰链:既能保证机构的空间三维微运动，又能实现各平面运动支链的一次加工制造；
多个平行四杆机构组合形成桥式机构可将微位移驱动器的输入位移放大约十倍，且三条支链可紧凑布置，使得微操作机器人具有结构简单、易于整块加工制造、运动解耦及大行程等优点，可广泛应用在光电子工程、生命科学、半导体制造与检测、航空航天、精密加工等高科技领域中。
【附图说明】
[0011]图1是本发明结构整体结构示意图；
图2是本发明结构右视图；
图3是任意平行四杆机构的结构示意图。
[0012]图中:1、基座，2、动平台，3、平面运动支链，4、曲线轴柔性铰链，5、输出杆，6、平行四杆机构I，7、平行四杆机构11，8、平行四杆机构111，9、平行四杆机构IV，10、左输入杆，11、右输入杆，12、固定杆，13、微位移驱动器，14、单轴柔性铰链I，15、单轴柔性铰链II，16、曲柄，17、杆链。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0014]其中，本发明以附图2为基准，附图2的左、右、上、下、中心为本发明的左、右、上、下、中心。应注意到的是:除非另外具体说明，否则本实施例中阐述的部件的相对布置、数值等不限于本发明的范围。
[0015]本发明为一种大行程三自由度微操作机器人，它包括:
如图1所示，底部基座1、上部动平台2以及连接两者三条结构相同的平面运动支链3 ;其中，所述三条结构相同的平面运动支链3以并联形式连于动平台2与基座I之间，三条结构相同的平面运动支链3两两之间相互成120°夹角分布呈闭合三角形状态；
所述每条平面运动支链3中的曲线轴柔性铰链4上端与动平台2连接，下端与中部输出杆5连接；
所述输出杆5左侧通过平行四杆机构I 6与左输入杆10连接、右侧通过平行四杆机构
II7与右输入杆11连接，左输入杆10右侧通过平行四杆机构III 8与中部固定杆12连接，右输入杆11左侧通过平行四杆机构IV 9与中部的固定杆12连接，所述固定杆12与基座I相连； 其中，位于平面运动支链3中心位置的微位移驱动器13的左、右两端分别与左输入杆
10、右输入杆11连接。
[0016]其中，平行四杆机构I 6、平行四杆机构II 7、平行四杆机构III8以及平行四杆机构IV 9结构完全相同；
均含有两条相同的杆链17，杆链17含有单轴柔性铰链I 14、单轴柔性铰链II 15和连于两者之间的曲柄16 ；
所述单轴柔性铰链I 14的旋转轴与单轴柔性铰链II 15的旋转轴平行但不重合且垂直于曲线轴柔性铰链4的曲线轴所在平面；因此单个平面运动支链3可