定位平台的制作方法

本技术涉及精密定位台，特别是涉及一种紧凑型压电精密定位平台。

背景技术：

1、精密定位台是可以实现微米级甚至纳米尺度定位的超精密运动装置，其广泛适用于科学研究，尤其应用于精密光学、半导体、医疗等领域。多维度的精密定位台一般由并联或串联结构实现，并联结构具有刚性好的特点，但是结构复杂，加工难度大，并且成本较高。串联结构具有结构简单紧凑、成本低、加工简单的特点，但是整体刚性较差，在工作过程中易于引起振动。

技术实现思路

1、针对上述问题，提出了本实用新型。本实用新型提供一种紧凑型压电精密定位台，其具有较高的系统刚性，并且具有低的成本，可以实现高精密的定位控制。

2、根据一示例性实施例，提供一种定位平台，包括第一柔性主体结构和至少一个压电驱动元件，所述第一柔性主体结构包括第一固定端、中间端和第一活动端，所述第一固定端和中间端通过第一柔性臂机构连接，所述中间端和所述第一活动端通过第二柔性臂机构连接，所述第一柔性臂机构和所述第二柔性臂机构在空间呈垂直布置，所述至少一个压电驱动元件包括第一压电驱动元件，所述第一压电驱动元件连接在所述第一固定端和所述中间端之间。

3、在一些实施例中，所述第一柔性臂机构包括平行布置的第一柔性臂和第二柔性臂，所述第一压电驱动元件设置在所述第一柔性臂和所述第二柔性臂之间。

4、在一些实施例中，所述至少一个压电驱动元件还包括第二压电驱动元件，所述第二压电驱动元件连接在所述中间端和所述第一活动端之间。

5、在一些实施例中，所述第二柔性臂机构包括平行布置的第三柔性臂和第四柔性臂，所述第二压电驱动元件设置在所述第三柔性臂和所述第四柔性臂之间。

6、在一些实施例中，所述第一固定端上设置有第五柔性臂，所述中间端上设置有第六柔性臂，所述第一压电驱动元件的两端分别与所述第五柔性臂和所述第六柔性臂相连接。

7、在一些实施例中，所述第一压电驱动元件的伸缩方向与所述第一柔性臂机构呈夹角θ，所述θ大于0°且小于90°。

8、在一些实施例中，所述柔性主体结构还包括第三柔性臂机构，所述第三柔性臂机构包括相互连接的第七柔性臂和第八柔性臂，所述第七柔性臂和所述第八柔性臂在空间呈垂直布置，其中，所述第七柔性臂的一端连接到所述第一固定端，所述第八柔性臂的一端连接到所述第一活动端。

9、在一些实施例中，所述第一柔性臂包括两端的柔性铰链和所述柔性铰链之间的主体臂，所述柔性铰链为厚度为d、长度为l的板材，所述主体臂为厚度为d的板材，其中，d>d，l≧4d。

10、在一些实施例中，定位平台还可包括第二柔性主体结构，所述第二柔性主体结构位于所述第一柔性主体结构的下方，其中，所述第二柔性主体结构包括第二固定端和第二活动端，并且，所述至少一个压电驱动元件还包括第三压电驱动元件，所述第三压电驱动元件倾斜连接在所述第二固定端和所述第二活动端之间。

11、在一些实施例中，所述第二柔性主体结构还包括第四柔性臂机构，所述第二固定端和第二活动端通过所述第四柔性臂机构连接，并且所述第四柔性臂机构包括平行布置的第九柔性臂和第十柔性臂。

12、在一些实施例中，所述第二固定端上设置有第十一柔性臂，所述第二活动端上设置有第十二柔性臂，所述第三压电驱动元件的两端分别与所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂相连接。

13、在一些实施例中，所述至少一个压电驱动元件还包括第四压电驱动元件，所述第三压电驱动元件和所述第四压电驱动元件对称地设置在所述第二固定端和所述第二活动端之间。

14、在一些实施例中，所述第三压电驱动元件和所述第四压电驱动元件的两端分别与所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂相连接，并且，所述第九柔性臂和所述第十柔性臂上在临近所述第二固定端和所述第二活动端的位置处设置有第一缺口，所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂上在与所述第一缺口相对应的位置处设置有第二缺口，所述第二缺口将所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂截断。

15、通过对压电驱动元件和柔性主体结构的结构和布局设计，本实用新型可以充分利用空间，实现了紧凑的效果并降低系统复杂度，采用柔性臂对各部件进行连接，系统的刚性可以提高，从而可以实现纳米级的精密定位控制。本实用新型的定位平台还可使用在各种极端环境(超高真空、强磁场、极低温)中。

16、本实用新型的上述和其他特征和优点将从下面结合附图对示例性实施例的描述而变得显而易见。

技术特征：

1.一种定位平台，其特征在于，包括第一柔性主体结构和至少一个压电驱动元件，所述第一柔性主体结构包括第一固定端、中间端和第一活动端，所述第一固定端和中间端通过第一柔性臂机构连接，所述中间端和所述第一活动端通过第二柔性臂机构连接，所述第一柔性臂机构和所述第二柔性臂机构在空间呈垂直布置，所述至少一个压电驱动元件包括第一压电驱动元件，所述第一压电驱动元件连接在所述第一固定端和所述中间端之间。

2.如权利要求1所述的定位平台，其特征在于，所述第一柔性臂机构包括平行布置的第一柔性臂和第二柔性臂，所述第一压电驱动元件设置在所述第一柔性臂和所述第二柔性臂之间。

3.如权利要求1或2所述的定位平台，其特征在于，所述至少一个压电驱动元件还包括第二压电驱动元件，所述第二压电驱动元件连接在所述中间端和所述第一活动端之间。

4.如权利要求3所述的定位平台，其特征在于，所述第二柔性臂机构包括平行布置的第三柔性臂和第四柔性臂，所述第二压电驱动元件设置在所述第三柔性臂和所述第四柔性臂之间。

5.如权利要求1或2所述的定位平台，其特征在于，所述第一固定端上设置有第五柔性臂，所述中间端上设置有第六柔性臂，所述第一压电驱动元件的两端分别与所述第五柔性臂和所述第六柔性臂相连接。

6.如权利要求1或2所述的定位平台，其特征在于，所述第一压电驱动元件的伸缩方向与所述第一柔性臂机构呈夹角θ，所述θ大于0°且小于90°。

7.如权利要求1或2所述的定位平台，其特征在于，所述柔性主体结构还包括第三柔性臂机构，所述第三柔性臂机构包括相互连接的第七柔性臂和第八柔性臂，所述第七柔性臂和所述第八柔性臂在空间呈垂直布置，其中，所述第七柔性臂的一端连接到所述第一固定端，所述第八柔性臂的一端连接到所述第一活动端。

8.如权利要求2所述的定位平台，其特征在于，所述第一柔性臂包括两端的柔性铰链和所述柔性铰链之间的主体臂，所述柔性铰链为厚度为d、长度为l的板材，所述主体臂为厚度为d的板材，其中，d>d，l≧4d。

9.如权利要求1或2所述的定位平台，其特征在于，还包括第二柔性主体结构，所述第二柔性主体结构位于所述第一柔性主体结构的下方，其中，所述第二柔性主体结构包括第二固定端和第二活动端，并且，所述至少一个压电驱动元件还包括第三压电驱动元件，所述第三压电驱动元件倾斜连接在所述第二固定端和所述第二活动端之间。

10.如权利要求9所述的定位平台，其特征在于，所述第二柔性主体结构还包括第四柔性臂机构，所述第二固定端和第二活动端通过所述第四柔性臂机构连接，并且所述第四柔性臂机构包括平行布置的第九柔性臂和第十柔性臂。

11.如权利要求10所述的定位平台，其特征在于，所述第二固定端上设置有第十一柔性臂，所述第二活动端上设置有第十二柔性臂，所述第三压电驱动元件的两端分别与所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂相连接。

12.如权利要求11所述的定位平台，其特征在于，所述至少一个压电驱动元件还包括第四压电驱动元件，所述第三压电驱动元件和所述第四压电驱动元件对称地设置在所述第二固定端和所述第二活动端之间。

13.如权利要求12所述的定位平台，其特征在于，所述第三压电驱动元件和所述第四压电驱动元件的两端分别与所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂相连接，并且，所述第九柔性臂和/或所述第十柔性臂上在临近所述第二固定端和所述第二活动端的位置处设置有第一缺口，所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂上在与所述第一缺口相对应的位置处设置有第二缺口，所述第二缺口将所述第十一柔性臂和所述第十二柔性臂截断。

技术总结
本技术提供了一种压电精密定位平台。一种精密定位平台可包括第一柔性主体结构和至少一个压电驱动元件，所述第一柔性主体结构包括第一固定端、中间端和第一活动端，所述第一固定端和中间端通过第一柔性臂机构连接，所述中间端和所述第一活动端通过第二柔性臂机构连接，所述第一柔性臂机构和所述第二柔性臂机构在空间呈垂直布置，所述至少一个压电驱动元件包括第一压电驱动元件，所述第一压电驱动元件连接在所述第一固定端和所述中间端之间。本发明的定位平台结构紧凑、刚性高，能够实现精密定位，并且可使用在超高真空等极端环境中。

技术研发人员：郭成龙,邢健,刘立民
受保护的技术使用者：多场低温科技（北京）有限公司
技术研发日：20221228
技术公布日：2024/1/13