9、第九柔性铰链1、第十柔性铰链11、下凹槽12、驱动端13;上凹槽14、卡槽15;螺纹连接端16、操作端17;第一探针18、第二探针19、第一夹持臂20、第二夹持臂21、第三探针22、第四探针23、第三夹持臂24、第四夹持臂25、第一夹持支链26、第二夹持支链27组成。
[0028]根据如图1所示的第I个夹持支链，为了实现第一级放大，在第I个夹持支链的驱动端13施加输入位移，通过第三柔性铰链3、第四柔性铰链4和第五柔性铰链5形成了一级放大机构，第五柔性铰链5处为杠杆的输入，第四柔性铰4相当于其支点，第三柔性铰链3为其输出，当第三柔性铰链3处位置到第四柔性铰链4处位置的距离大于第五柔性铰链5处位置到第四柔性铰链4处位置的距离时，根据杠杆原理可使得驱动端13的输入位移得到第一级放大;通过第一柔性铰链I和第二柔性铰链2形成第二级放大机构，第二柔性铰链2作为第二级放大的输入，第一柔性铰链I作为其支点，驱动端13为第二级杠杆的输出端，当驱动端13处位置到第一柔性铰链I处位置的距离大于第二柔性铰链2处位置到第一柔性铰链I处位置的距离，则可以实现第二级放大。第I个夹持支链采用对称机构，经杠杆放大机构可将驱动端13的输入位移进行放大，以使夹持臂20和夹持臂25获得更大的输出位移，且持臂20和夹持臂25的输出位移相同，这使得夹持口具有较大的张合量，能够夹持大小不一的微小物体。所有柔性铰链都采用正圆型柔性铰链实现，并采用结构紧凑的对称式结构，以提高其刚度和结构紧凑性。
[0029]根据如图2所示第2个夹持支链，为了实现第I个夹持支链26与第2个夹持支链27以十字架形式进行装配，在第2个夹持支链底部设计一卡槽15，并将第I个夹持支链卡在卡槽中实现第I个夹持支链与第2个夹持支链进行垂直装配;为了实现第I个夹持支链与第2个夹持支链在一个驱动作用进行夹持操作，在第I个夹持支链的驱动端附近设计一个下凹槽12，在第2个夹持支链设计一个上凹槽14，将下凹槽12和上凹槽14进行嵌套联接实现这两个夹持支链的驱动端为同一位置，则只需一个驱动器驱动可同时驱动第I个夹持支链和第2个支链以实现3维空间夹持功能;第2个夹持支链与第I个夹持支链的位移放大原理相同，所有柔性铰链均采用正圆型柔性铰链。
[0030]根据如图3所示的微探针，微探针分为两部分，下端为连接端12，上端为操作端13。微探针的操作端13用于微小物体的夹持与搬运，微探针的连接端12用于与夹持支链的夹持臂进行联接，为了实现微探针的伸长量可调，将接端12制作成外螺纹形式，以便于与夹持臂的内螺纹进行联接实现调节微探针伸长和缩短。
[0031]根据如图4所示的空间微夹持器，夹持支链26与夹持支链27垂直放置装配，将第一探针18、第二探针19、第三探针22、第四探针23分别与第一夹持臂20、第二夹持臂21、第三夹持臂24、第四夹持臂25进行螺纹连接。微夹持器的夹持口由4个微探针组成，形成一个“口”字形夹持口，能适应形状不规则的物体的夹持操作，同时，当微夹持器夹持物体时，“口”字形夹持口与被夹持物为空间4个均匀分布的点接触，可以稳定地夹持形状不规则的微小物体。
[0032]由于所设计的第I个夹持支链与第2个夹持支链为平面柔顺机构，适宜于采用电火花线切割加工技术进行整体化加工。采用焊接技术将两个夹持支链进行装配，提高结构的装配精确性。夹持支链的材料决定了空间微夹持器的性能，其材料要求柔而强。柔是指柔度，柔度的好坏决定了空间微夹持器夹持力灵敏度的好坏，即柔度越好，空间微夹持器夹持力灵敏度越高;强是指强度，由于空间微夹持器只夹持微小物体，要求其尺寸较小，为了防止其在工作过程中失效，必须要保证材料的强度极限符合要求。选择柔而强的材料，使得其能满足空间微夹持器的性能要求。另外考虑到经济效益，选择铝合金作为空间微夹持器的制作材料。由于压电陶瓷驱动器具有高精度、高频响、体积小、出力大等特点，采用压电陶瓷驱动器作为微夹持器的驱动元件。
[0033]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于柔顺机构的空间微夹持器，其特征在于，包括2个具有对称结构的夹持支链和微探针组成，所述夹持支链采用5对对称的正圆形柔性铰链形成两级杠杆结构，放大夹持支链的张合量;所述2个夹持支链以十字架形式垂直对称放置，且2个支链的驱动端为同一位置，只需一个驱动实现3维空间夹持功能;所述微探针通过套入的方式与夹持支链进行连接，可调节微探针的长度;通过4个微探针对称布置形成一空间方形夹持口，可夹持形状不规则的微小物体。2.根据权利要求1所述的空间微夹持器，其特征在于，由2个平面夹持支链相互垂直放置形成3维空间夹持。3.根据权利要求1所述的空间微夹持器，其特征在于，通过卡槽实现2个平面夹持支链相互垂直放置。4.根据权利要求1所述的空间微夹持器，其特征在于，通过上凹槽和下凹槽相互嵌套的形式将2个平面夹持支链联接在一起使得其驱动位置相同，以实现使用一个驱动器同时驱动2个夹持支链。5.根据权利要求1所述的空间微夹持器，其特征在于，微探针以螺纹连接形式套入夹持支链实现微探针的伸长量可调节，以调节夹持口的大小。6.根据权利要求1所述的空间微夹持器，其特征在于，夹持器的夹持口为由4个微探针的操作端空间对称布置形成，当夹持物体时为四点接触，能夹持形状不规则的物体。
【专利摘要】本发明公开了一种基于柔顺机构的空间微夹持器，包括具有对称结构的平面夹持支链和微探针组成，夹持支链采用5对对称的正圆形柔性铰链实现空间微夹持器输入位移的两级放大，其中3对柔性铰链对称分布于两侧实现输入位移的第一级放大，另2对柔性铰链实现第两级放大；采用卡槽结构实现2个夹持支链以十字架形式相互垂直对称装配，通过上凹槽和下凹槽相互嵌套的形式将2个夹持支链联接在一起使得其驱动位置相同，实现使用一个驱动器同时驱动2个夹持支链；2个夹持支链的4个夹持臂分别安装一个微探针，微探针以螺纹联接形式套入夹持支链实现微探针的伸长量可调节，实现了夹持口大小的可调性，通过4个微探针对称布置形成一空间方形夹持口，当夹持物体时为四点接触，能对形状不规则的物体进行夹持。所设计的空间微夹持器可用于生物工程、微机电系统、纳米科学与技术、光学工程等领域。
【IPC分类】B25J15/00, B25J9/10, B25J7/00
【公开号】CN105619377
【申请号】CN201610206074
【发明人】胡俊峰, 蔡建阳, 郑昌虎, 姚钱
【申请人】江西理工大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2016年4月5日