柔性铰链式压电精密运动平台的制作方法

本发明涉及压电精密驱动微位移平台设备，具体涉及一种柔性铰链式压电精密运动平台。

背景技术：

1、作为一种精密驱动技术，压电精密运动平台利用压电陶瓷逆压电效应，将电能转换为机械能，从而实现运动输出，在航空航天、生物科技、纳米定位等领域具有迫切的应用需求。

2、目前，大多数压电精密运动平台行程较大，但大多为单自由度运动平台，少数多自由度精密运动平台存在结构复杂、精度低、驱动效率低等问题，极大地影响了压电精密运动平台的推广。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种结构简单、精度高、驱动效率高、驱动件承载能力较大的柔性铰链式压电精密运动平台。

2、为达到上述目的，本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，包括微动单元，所述微动单元包括柔性机构、第一压电驱动装置、第二压电驱动装置、移动输出装置，所述柔性机构包括第一变形放大装置、第二变形放大装置、第一连接杆、第二连接杆，所述第一压电驱动装置、所述第二压电驱动装置分别连接有电源，所述第一压电驱动装置与所述第一变形放大装置连接，所述第一压电驱动装置变形带动所述第一变形放大装置，使所述第一变形放大装置在垂直于所述第一压电驱动装置的变形方向上产生位移，所述第二压电驱动装置与所述第二变形放大装置连接，所述第二压电驱动装置变形带动所述第二变形放大装置，使所述第二变形放大装置在垂直于所述第二压电驱动装置的变形方向上产生位移，所述第一压电驱动装置的变形方向与所述第二压电驱动装置的变形方向垂直，所述移动输出装置连接于所述第一连接杆、所述第二连接杆的一端，所述第一连接杆、所述第二连接杆的另一端分别与所述第一变形放大装置、所述第二变形放大装置连接，所述第一连接杆与所述第二连接杆相互垂直。

3、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中所述柔性机构为并联式运动构型，使移动输出装置输出的末端运动具有频率高、精度高、驱动效率高的优势，并且结构简单，移动输出装置作为运动驱动件承载能力较大。本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中所述第一连接杆、所述第二连接杆均为叶型柔性铰链，所述第一连接杆在所述第一变形放大装置的运动方向上为刚性，在垂直于所述第一变形放大装置的运动方向上为柔性，所述第二连接杆在所述第二变形放大装置的运动方向上为刚性，在垂直于所述第二变形放大装置的运动方向上为柔性。

4、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中还包括第一缺口型柔性铰链、第二缺口型柔性铰链，所述第一变形放大装置在垂直于所述第一压电驱动装置的运动方向上的两个边缘分别为第一边缘、第二边缘，所述第一边缘靠近所述第一连接杆，所述第二变形放大装置的在垂直于所述第二压电驱动装置的运动方向上的两个边缘分别为第三边缘、第四边缘，所述第三边缘靠近所述第二连接杆，所述第一缺口型柔性铰链一端与所述第一边缘连接、另一端与所述第一连接杆的一端连接，所述第二缺口型柔性铰链一端与所述第三边缘连接、另一端与所述第二连接杆的一端连接。

5、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中所述第一压电驱动装置、所述第二压电驱动装置均为压电叠堆。

6、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中还包括第一柔性材料板，所述第一柔性材料板上设置有第一通孔、第二通孔，所述第一压电驱动装置设置于所述第一通孔内，所述第一压电驱动装置与所述第一通孔的外侧壁通过第一预紧螺钉连接，所述第二压电驱动装置设置于所述第二通孔内，所述第二压电驱动装置与所述第二通孔的外侧壁通过第二预紧螺钉连接，所述第一变形放大装置为在所述第一通孔外侧形成的膨胀型双桥臂式位移放大机构，所述第二变形放大装置为在所述第二通孔外侧形成的膨胀型双桥臂式位移放大机构，所述第一压电驱动装置、所述第二压电驱动装置伸长时，所述膨胀型桥式位移放大机构输出位移指向外侧，所述第一变形放大装置的第二边缘、所述第二变形放大装置的第四边缘与所述第一柔性材料板的固定位置间分别通过缺口型柔性铰链连接。

7、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中还包括垫块，所述第一压电驱动装置沿长度方向的两端、所述第二压电驱动装置沿长度方向的两端分别固定有一块所述垫块，所述第一柔性材料板上设置有与各所述垫块相匹配的导向槽。

8、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中所述移动输出装置为圆柱体动子，所述移动输出装置底面上设置有第一凹槽、第二凹槽，所述第一凹槽与所述第二凹槽相互垂直，所述移动输出装置顶面上设置有多个螺纹孔，所述螺纹孔用于连接负载，所述移动输出装置上设置有安装孔，所述第一连接杆及所述第二连接杆与所述移动输出装置相连接的一端分别设置于所述第一凹槽、所述第二凹槽内，连接螺钉穿过所述安装孔将所述移动输出装置与所述第一连接杆、所述第二连接杆连接。

9、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中还包括底座、顶盖，所述顶盖设置于所述底座上，所述顶盖与所述底座相互连接,所述微动单元设置于所述底座内，所述微动单元与所述底座相连接，所述底座的底面上设置有定位销孔，所述微动单元的所述第一柔性材料板上设置有定位销，所述定位销插入所述定位销孔内，所述第一压电驱动装置与所述第一通孔的外侧壁通过第一预紧螺钉连接，所述底座内壁与所述第一柔性材料板靠近所述第一预紧螺钉的外壁之间、所述底座内壁与所述第一柔性材料板靠近所述第二预紧螺钉的外壁之间均留有间隙，所述顶盖上设置有安装通孔，所述安装通孔的孔径大于所述移动输出装置的外径，所述移动输出装置穿过所述安装通孔伸出至所述顶盖上表面，所述移动输出装置顶面与所述顶盖之间留有间距。

10、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，所述第一变形放大装置为在所述第一通孔外侧形成的收缩型桥式位移放大机构，所述第二变形放大装置为在所述第二通孔外侧形成的收缩型桥式位移放大机构，所述第一压电驱动装置、所述第二压电驱动装置伸长时，所述收缩型桥式位移放大机构输出位移指向内侧。

11、本发明一种柔性铰链式压电精密运动平台，其中所述柔性铰链式压电精密运动平台设置有两个或两个以上，一个所述微动单元的所述移动输出装置与另一个所述微动单元的所述移动输出装置相并联或相串联，所述底座外表面设有凹槽，所述凹槽与所述移动输出装置相配合，下层的所述微动单元的输出装置置于所述上层微动单元的所述底座的所述凹槽内。

12、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

13、本发明柔性铰链式压电精密运动平台，由于微动单元包括柔性机构、第一压电驱动装置、第二压电驱动装置、移动输出装置，所述柔性机构包括第一变形放大装置、第二变形放大装置、第一连接杆、第二连接杆，第一压电驱动装置变形带动第一变形放大装置，使第一变形放大装置在垂直于第一压电驱动装置的变形方向上产生位移，第二压电驱动装置变形带动第二变形放大装置，使第二变形放大装置在垂直于第二压电驱动装置的变形方向上产生位移，第一压电驱动装置的变形方向与第二压电驱动装置的变形方向垂直，移动输出装置通过第一连接杆、第二连接杆分别与第一变形放大装置、第二变形放大装置连接，第一连接杆与第二连接杆相互垂直，柔性机构为并联式运动构型，使移动输出装置输出的末端运动具有频率高、精度高的优势，并且使移动输出装置作为运动驱动件承载能力较大。