非对称桥式放大机构以及粘滑驱动器

本技术涉及微型精密驱动，具体涉及一种非对称桥式放大机构以及粘滑驱动器。

背景技术：

1、随着微纳米操控与精密定位技术的不断进步，高性能驱动装置在微机电系统、生物医学工程、光学对准及半导体制造等领域的需求日益突出。粘滑驱动器作为一种结合高分辨率与较大运动范围的驱动方式，已成为实现纳米级定位的关键技术之一，其性能的优劣直接决定了精密装备的定位精度、响应速度及运动稳定性。当前，国内外研究多聚焦于驱动结构的创新、控制策略的优化以及摩擦界面特性的改善，旨在进一步提升驱动器的输出性能和适应复杂工况的能力。

2、在驱动装置的结构设计中，桥式放大机构因具有结构紧凑、位移放大比高等特点而被广泛采用，用以增强压电陶瓷的输出位移与输出力。从传统的对称式桥式机构，逐渐发展出多种改进型桥式构型，不同结构形式对驱动器的步进性能、刚度和动态响应具有重要影响。但是带有柔性铰链的桥式放大器由于自身特性，存在着一个放大极限，也就是说，对于特定的结构参数，桥式放大器的放大倍数是受限的，这一缺点大大限制了桥式放大器应用范围。

技术实现思路

1、本实用新型的主要目的是提出一种非对称桥式放大机构以及粘滑驱动器，旨在解决上述问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提出的一种非对称桥式放大机构，用在粘滑驱动器中，包括：

3、输入端头，用于与所述粘滑驱动器的压电陶瓷驱动连接；

4、输出端头，用于与所述粘滑驱动器的驱动足连接，且与所述输入端头在第一方向上间隔分布；以及，

5、铰链组件，设于所述输入端头和所述输出端头之间，包括阵列分布的第一铰链单元、第二铰链单元、第三铰链单元和第四铰链单元，所述第一铰链单元和所述第二铰链单元沿第二方向间隔分布，且分别与所述输出端头连接，所述第一铰链单元包括沿所述第二方向间隔分布的两个叶型柔性铰链，所述第二铰链单元包括一第一圆弧形柔性铰链，所述第三铰链单元设于所述第一铰链单元远离所述输出端头的一端，且与所述输入端头连接，包括一第二圆弧形柔性铰链，所述第四铰链单元设于所述第二铰链单元远离所述输出端头的一端，且与所述输入端头连接，包括一第三圆弧形柔性铰链；

6、其中，所述第一方向和所述第二方向在水平面内相垂直。

7、可选地，所述第一圆弧形柔性铰链、所述第二圆弧形柔性铰链和所述第三圆弧形柔性铰链分别包括中部刚性块和两个铰头，两个所述铰头设于所述中部刚性块在所述第一方向上的两端，各所述铰头在所述第二方向上的一侧壁开设有一凹槽，且所述凹槽的内壁呈椭圆弧形设置，各圆弧形柔性铰链的两个铰头的凹槽的槽口相对设置。

8、可选地，所述第二圆弧形柔性铰链和所述第三圆弧形柔性铰链沿第一对称线对称设置，所述第一对称线沿所述第一方向延伸设置；

9、所述第一圆弧形柔性铰链和所述第三圆弧形柔性铰链沿第二对称线对称设置，所述第一对称线沿所述第二方向延伸设置。

10、可选地，所述第一铰链单元、所述第二铰链单元和所述第三铰链单元串联，且与所述第四铰链单元并联。

11、本实用新型还提供一种粘滑驱动器，包括：

12、动子；

13、两个非对称桥式放大机构，设于所述动子在所述第一方向上的一侧，且沿所述第二方向间隔分布，并沿第三对称线对称设置，所述第三对称线沿所述第一方向延伸设置，各所述非对称桥式放大机构的输出端头与所述动子连接；以及，

14、两个压电陶瓷，设于所述非对称桥式放大机构远离所述动子的一端，两个所述压电陶瓷与两个所述非对称桥式放大机构的输出端头一一对应驱动连接，以驱动所述非对称桥式放大机构作用所述动子运动；

15、其中，所述非对称桥式放大机构包括：

16、输入端头，用于与所述粘滑驱动器的压电陶瓷驱动连接；

17、输出端头，用于与所述粘滑驱动器的驱动足连接，且与所述输入端头在第一方向上间隔分布；以及，

18、铰链组件，设于所述输入端头和所述输出端头之间，包括阵列分布的第一铰链单元、第二铰链单元、第三铰链单元和第四铰链单元，所述第一铰链单元和所述第二铰链单元沿第二方向间隔分布，且分别与所述输出端头连接，所述第一铰链单元包括沿所述第二方向间隔分布的两个叶型柔性铰链，所述第二铰链单元包括一第一圆弧形柔性铰链，所述第三铰链单元设于所述第一铰链单元远离所述输出端头的一端，且与所述输入端头连接，包括一第二圆弧形柔性铰链，所述第四铰链单元设于所述第二铰链单元远离所述输出端头的一端，且与所述输入端头连接，包括一第三圆弧形柔性铰链；

19、其中，所述第一方向和所述第二方向在水平面内相垂直。

20、可选地，所述动子为双列交叉滚柱导轨，包括固定导轨和活动导轨，所述活动导轨可相对所述固定导轨沿所述第二方向活动；

21、所述非对称桥式放大机构的输出端头通过驱动足与所述活动导轨连接。

22、可选地，所述粘滑驱动器还包括外框，所述外框上安装有所述压电陶瓷，且与所述非对称桥式放大机构连接。

23、可选地，所述外框采用铝合金材质制备。

24、可选地，所述外框采用电火花线切割技术制备。

25、本实用新型的技术方案中，在四个铰链单元中，仅在所述第一铰链单元处设有两个所述叶型柔性铰链，而其他铰链单元即所述第二铰链单元、所述第三铰链单元和所述第四铰链单元处均设置一个圆弧形柔性铰链，能够增大所述第一铰链单元处的纵向刚度，且有利于减小其他铰链单元处的纵向刚度，使得所述非对称桥式放大机构拥有左右不对称的刚度差，以此提高放大比，能够以较小的放大比提供较大的单步步进行程，从而使得应用该非对称桥式放大机构的粘滑驱动器能够获得较大的输出位移和精度。

1.一种非对称桥式放大机构，用在粘滑驱动器中，其特征在于，所述非对称桥式放大机构包括：

2.如权利要求1所述的非对称桥式放大机构，其特征在于，所述第一圆弧形柔性铰链、所述第二圆弧形柔性铰链和所述第三圆弧形柔性铰链分别包括中部刚性块和两个铰头，两个所述铰头设于所述中部刚性块在所述第一方向上的两端，各所述铰头在所述第二方向上的一侧壁开设有一凹槽，且所述凹槽的内壁呈椭圆弧形设置，各圆弧形柔性铰链的两个铰头的凹槽的槽口相对设置。

3.如权利要求1所述的非对称桥式放大机构，其特征在于，所述第二圆弧形柔性铰链和所述第三圆弧形柔性铰链沿第一对称线对称设置，所述第一对称线沿所述第一方向延伸设置；

4.如权利要求1所述的非对称桥式放大机构，其特征在于，所述第一铰链单元、所述第二铰链单元和所述第三铰链单元串联，且与所述第四铰链单元并联。

5.一种粘滑驱动器，其特征在于，所述粘滑驱动器包括：

6.如权利要求5所述的粘滑驱动器，其特征在于，所述动子为双列交叉滚柱导轨，包括固定导轨和活动导轨，所述活动导轨可相对所述固定导轨沿所述第二方向活动；

7.如权利要求5所述的粘滑驱动器，其特征在于，所述粘滑驱动器还包括外框，所述外框上安装有所述压电陶瓷，且与所述非对称桥式放大机构连接。

8.如权利要求7所述的粘滑驱动器，其特征在于，所述外框采用铝合金材质制备。

9.如权利要求7所述的粘滑驱动器，其特征在于，所述外框采用电火花线切割技术制备。