基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置的制作方法

本技术属于微机电运输装置，具体为基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置。

背景技术：

1、在微机电系统(mems)中，微型运输装置是其系统中的重要组成部分，广泛应用于医学、精密测量和显微操作等领域。其中，微定位移动装置有着不可或缺的重要作用，通过结合不同的驱动方式和不同类型的驱动器，从而满足实际工程应用上的各项需求，如实现高精度的定位和稳定可控的运输。

2、目前微型运输装置的驱动方式主要分为摩擦驱动型、尺蠖型和惯性碰撞驱动型。采用摩擦驱动方式的微型运输装置，具有行程长、控制简单等优点，但因移动过程中接触表面摩擦的不均匀性，其输出特征稳定性存在一定的缺陷。为了改善这一问题，此类微型运输装置多采用步行机构来减缓移动过程中产生的震荡、冲击等现象，但其可控性和负载能力较低，难以满足需要高负载的工作需求。基于尺蠖原理的驱动方式，具有承载能力高、行程长、可控性好等优点，在闭环控制下可实现较高的定位精度，但需要多个控制信号才能完成一个运动步骤，控制过程过于复杂。采用惯性碰撞驱动的微型运输装置具有速度快、结构简单、承载能力强等优点，然而此类运输装置需要通过高频运动实现快速位移输出，移动过程中会产生内部运动体与整体装置的共振现象，导致输出性能发生阶跃性变化。

3、上述不同驱动方式的微型运输装置通常使用压电驱动器，虽有定位精度高、响应时间快等特点，但多局限于单方向上的运动，其运动范围也因压电驱动器自身缺陷只有微米级别。此外，采用压电驱动器的平面运输装置为了能够实现跨尺度位移输出，需要额外的手段调节滑动表面之间的摩擦力。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其结构简单紧促，安装方便，可以实现在平面内完成对目标物体的精确位置运输。

2、本实用新型所采用的技术方案是：基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，包括单片机，单片机通过信号线与电磁继电器的输入端连接，电磁继电器通过导线连接有电路板，电路板的下方放置有底部接触体，下运动薄板放置在电路板上，基体设置于下运动薄板上，基体的方形槽中放置有驱动永磁铁和固定永磁铁，驱动永磁铁和固定永磁铁的磁化方向相反；基体、基体方形槽中放置的驱动永磁铁、固定永磁铁构成电磁型微碰撞驱动器；驱动永磁铁作为驱动器的可移动部分被放置在更大尺寸的方形槽中、底部与下运动薄板接触；整体结构由底部接触体与尼龙螺母通过通孔组装在一起。

3、本实用新型的特点还在于，

4、作为本实用新型的进一步技术方案，通孔位于电路板上用于连接整体结构，基体的上方设置有上盖板。

5、作为本实用新型的进一步技术方案，电路板为双层印制的柔性pcb电路板，厚度为0.2mm。

6、作为本实用新型的进一步技术方案，底部接触体由甲基丙烯酸甲酯制成、为半球型，半球型接触体直径为5mm。

7、作为本实用新型的进一步技术方案，电路板的上下表面还分别印制有下导线和上导线，下导线和上导线分别与电磁继电器连接；下导线和上导线用于为驱动永磁铁传输脉冲电流；上导线传输y轴脉冲电流使得驱动永磁铁沿x方向运动，下导线传输x轴脉冲电流使得驱动永磁铁沿y方向运动。

8、作为本实用新型的进一步技术方案，下导线和上导线为铜线，直径为35微米；下导线和上导线正交垂直布置于电路板中形成正反三轨迹线路，正交直线位置与驱动永磁铁对应设置。

9、作为本实用新型的进一步技术方案，固定永磁铁位于基体四个边角的方形槽中，驱动永磁铁位于相邻两个固定永磁铁中间的方形槽中。

10、本实用新型的有益效果：本申请基于电磁型微碰撞驱动的微型运输装置，在低频运动下通过调节供给脉冲电流的方向和大小，即可实现微型运输装置在平面双自由度上的跨尺度位移(微米级到毫米级)，相较于其他类型驱动器的微型运输装置，避免了装置处于高频运动下所产生的共振现象，提升了装置运输过程中的稳定性。另一方面，该运输装置采用开环控制的方式，无需安装反馈传感器，很大程度上降低了成本，且装置结构更加紧凑。同时通过采用微碰撞驱动方式，使得该平面运输装置具有移动速度快、行程范围大、承载能力强等优点。

技术特征：

1.基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其特征在于：包括单片机(1)，所述单片机(1)通过信号线与电磁继电器(2)的输入端连接，所述电磁继电器(2)通过导线连接有电路板(3)，所述电路板(3)的下方放置有底部接触体(7)，下运动薄板(4)放置在电路板(3)上，基体(5)设置于下运动薄板(4)上，所述基体(5)的方形槽中放置有驱动永磁铁(51)和固定永磁铁(52)，所述驱动永磁铁(51)和固定永磁铁(52)的磁化方向相反；所述基体(5)、基体方形槽中放置的驱动永磁铁(51)、固定永磁铁(52)构成电磁型微碰撞驱动器；所述驱动永磁铁(51)作为驱动器的可移动部分被放置在更大尺寸的方形槽中、底部与下运动薄板接触；整体结构由底部接触体(7)与尼龙螺母(71)通过通孔(31)组装在一起。

2.根据权利要求1所述的基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其特征在于：所述通孔(31)位于电路板(3)上用于连接整体结构，所述基体(5)的上方设置有上盖板(6)。

3.根据权利要求1所述的基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其特征在于：所述电路板(3)为双层印制的柔性pcb电路板，厚度为0.2mm。

4.根据权利要求1所述的基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其特征在于：所述底部接触体(7)由甲基丙烯酸甲酯制成、为半球型，半球型接触体直径为5mm。

5.根据权利要求1所述的基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其特征在于：所述电路板(3)的上下表面还分别印制有下导线(32)和上导线(33)，所述下导线(32)和上导线(33)用于为驱动永磁铁传输脉冲电流；所述上导线(33)传输y轴脉冲电流使得驱动永磁铁沿x方向运动，所述下导线(32)传输x轴脉冲电流使得驱动永磁铁沿y方向运动。

6.根据权利要求5所述的基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其特征在于：所述下导线(32)和上导线(33)为铜线，直径为35微米；所述下导线(32)和上导线(33)正交垂直布置于所述电路板中形成正反三轨迹线路，正交直线位置与驱动永磁铁(51)对应设置。

7.根据权利要求1所述的基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，其特征在于：所述固定永磁铁(52)位于基体四个边角的方形槽中，所述驱动永磁铁(51)位于相邻两个固定永磁铁(52)中间的方形槽中。

技术总结
本技术公开了基于电磁型的平面双自由度微碰撞驱动运输装置，包括单片机，单片机通过信号线与电磁继电器的输入端连接，电磁继电器通过导线连接有电路板，所述电路板的下方放置有底部接触体，所述底部接触体通过所述电路板上的通孔与尼龙螺母连接，下运动薄板放置在电路板上，基体设置于电路板和运动薄板上，基体的方形槽中放置有驱动永磁铁，上盖板放置在基体的上方，整体结构由底部接触体与尼龙螺母通过通孔组装在一起。该运输装置采用开环控制的方式，无需安装反馈传感器，很大程度上降低了成本，且装置结构更加紧凑。同时通过采用微碰撞驱动方式，使得该平面运输装置具有移动速度快、行程范围大、承载能力强等优点。

技术研发人员：陶亮,王秦凯,侯川,崔希铭
受保护的技术使用者：陕西天工建设有限公司
技术研发日：20230831
技术公布日：2024/3/27