和解禪机构复位，载物平台16回到初始位置。
[0036] 微驱动器5为压电叠堆驱动器，每个柔性臂14对应一个位移传感器。压电叠堆驱 动器得电时发生形变，压电叠堆驱动器失电时恢复形变。
[0037] 如图3所示，位移传感器为一对位置检测应变片2,一对位移检测应变片粘接固定 于柔性臂14的两侧面上，每对解禪单元的位置检测应变片2分别组成桥接电路，桥接电路 通过应变放大器放大后、由A/D口通过PCI板卡传输到工控机上，工控机计算获得平台的位 移，z= ^Z为平台的位移，蹲为桥接电路经应变放大器放大后的输出电压，藥为比例系 龙 数。
[0038] 桥接电路是由每个柔性臂上选取一个位置检测应变片2,四个柔性臂14上的4个 位置检测应变片2组成一个全桥模式的桥接电路，一对解禪单元组成2个全桥模式的桥接 电路。或者，桥接电路由每个解禪单元选择1个位置检测应变片2与另一个解禪单元的1 个位置检测应变片2组成半桥模式的桥接电路，一对解禪单元组成4个半桥模式的桥接电 路。
[0039] 本实用新型在使用前，需要先校准获得比例系数心具体做法是：先用激光传感器 检测出当前平台的位移％，位置检测应变片2的输出电压每1，即可得到。主动摇杆 %:: 12和连杆17均为刚性件，因此他们对微驱动器5的形变量是成比例的放大，通过初始化校 准即可获得微驱动器5输出的形变量与载物平台16的实际位移之间的比例系数。将比例 系数预存于工控机内，即可实现实施检测平台X方向的位移的目的了。对于y方向的位移， 也同理可得。
[0040] 连杆17延伸段尺寸大于连杆17不含延伸段部分的尺寸。此时，连杆17作为第二 个杠杆，当连杆17延伸段尺寸大于连杆17不含延伸段部分的尺寸时，对微驱动器5的形变 量进行第二次放大。连杆17呈L形。
[0041] 如图1所示，解禪机构包含沿X轴向设置的一对解禪单元和沿Y轴向设置的一对 解禪单元；每对解禪单元分别连接一个放大机构，每个放大机构分别对应一个微驱动器5。 X轴向的微驱动器5形变时，X轴向的放大机构拉动解禪机构朝X轴向平动。Y轴向的微驱 动器5形变时，Y轴向的放大机构拉动解禪机构朝Y轴向平动。
[0042] 每个解禪单元中，连接臂13由平行的一对支臂组成；连接臂13、柔性臂14W及放 大机构的连杆17延伸段均较接于一连接件15。
[0043] 四个解禪单元W载物平台16的中屯、为圆屯、阵列分布，相邻柔性臂14较接于机架 1上的同一较链，所有柔性臂14围成一个平行四边形。平行四边形机构则对位移放大机构 传递过来的形变量进行解禪，使其只沿一个方向平动。
[0044] 载物平台16呈正方形，解禪单元分别位于载物平台16各边的中点，所有柔性臂14 等长，柔性臂14围成一个正方形。
[0045]如图4所示，机架1、双摇杆机构和平行四边形机构经线切割获得，机架1和主动摇 杆12之间为第一切割缝隙101，第一切割区域与压电叠堆驱动器间隙配合，主动摇杆12延 伸段与机架1之间有间隙，压电叠堆驱动器通过预紧螺钉与主动摇杆12延伸段接触；机架 1、主动摇杆12、被动摇杆18围成的区域为第二切割缝隙102 ;机架1、被动摇杆18、连杆17 和柔性臂14围成的区域为第S切割缝隙103 ;柔性臂14和较链支臂之间的区域为第四切 割缝隙104 ;连接臂13的两个支臂、载物平台16和连接件15之间的区域为第五切割间隙 105 ;被动摇杆18与机架1的较链、被动摇杆18与连杆17的较链、主动摇杆12与连杆17 的较链、主动摇杆12与机架1的较链、连杆延伸段17A与连接件15的较链均为双切口柔性 较链，较链支臂与载物平台16和连接件15的较接为单切口柔性较链。
[0046] 本实用新型的优点在于：1.通过双摇杆机构和平行四边形机构实现对压电叠堆 驱动器5的输出位移的放大和解禪，使得微动平台具有两个维度方向上的大行程。
[0047] 2.放大机构采用柔性较链，并通过线切割加工而成，整个柔性较链放大机构为一 个整体，具有体积小、无机械摩擦、导向精度高、加工精度易于保证和不需要装配的优点。
[0048] 3.集成了位置检测，便于进行高精度的操作和控制。
[0049] 4.重量轻、操作方便，适用于微操作机器人系统和微机电系统。
[0050] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新 型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及 于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
【主权项】
1. 基于柔性铰链放大的压电微动平台，包括机架和载物平台；其特征在于：机架上安 装微驱动器和放大微驱动器的驱动位移的放大机构；放大机构为安装于机架上的双摇杆机 构；双摇杆机构的主动摇杆远离连杆的一端设延伸段，主动摇杆延伸段的自由端抵住微驱 动器；主动摇杆及其延伸段以主动摇杆与机架的铰接点为支点形成放大杠杆；连杆远离主 动摇杆的一端设延伸段；载物平台与使其沿指定方向平动的解耦机构连接，解耦机构由至 少一对解耦单元组成，两个解耦单元关于载物平台中心对称；每个解耦单元由连接臂和一 对柔性臂组成，每个柔性臂一端与机架铰接，另一端与连接臂铰接，连接臂的另一端与载物 平台铰接；连杆延伸段与任一解親单元铰接。2. 如权利要求1所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：微驱动器为 压电叠堆驱动器，每个柔性臂对应位移传感器。3. 如权利要求2所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：位移传感器 为一对位置检测应变片，一对位移检测应变片分别粘接固定于柔性臂的两侧面上，每对解 耦单元的位置检测应变片组成桥接电路，桥接电路通过应变放大器放大后、由A/D口通过 PCI板卡传输到工控机上。4. 如权利要求3所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：连杆延伸段 尺寸大于连杆不含延伸段部分的尺寸。5. 如权利要求1-4之一所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：解耦 机构包含沿X轴向设置的一对解耦单元和沿Y轴向设置的一对解耦单元；每对解耦单元分 别连接一个放大机构，每个放大机构分别对应一个微驱动器。6. 如权利要求5所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：每个解耦单 元中，连接臂由平行的一对支臂组成；连接臂、柔性臂以及放大机构的连杆延伸段均铰接于 一连接件。7. 如权利要求6所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：四个解耦单 元以载物平台的中心为圆心阵列分布，相邻柔性臂铰接于机架上的同一铰链，所有柔性臂 围成一个平行四边形。8. 如权利要求7所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：载物平台呈 正方形，解耦单元分别位于载物平台各边的中点，所有柔性臂等长，柔性臂围成一个正方 形。9. 如权利要求8所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：机架、双摇杆 机构和平行四边形机构经线切割获得，机架和主动摇杆之间为第一切割缝隙，第一切割区 域与压电叠堆驱动器间隙配合，主动摇杆延伸段与机架之间有间隙，压电叠堆驱动器通过 预紧螺钉与主动摇杆延伸段接触；机架、主动摇杆、被动摇杆围成的区域为第二切割缝隙； 机架、被动摇杆、连杆和柔性臂围成的区域为第三切割缝隙；柔性臂和铰链支臂之间的区域 为第四切割缝隙；铰链支臂、载物平台和连接件之间的区域为第五切割间隙；被动摇杆与 机架的铰链、被动摇杆与连杆的铰链、主动摇杆与连杆的铰链、主动摇杆与机架的铰链、连 杆延伸段与连接件的铰链均为双切口柔性铰链，铰链支臂与载物平台和连接件的铰接为 单切口柔性铰链。
【专利摘要】基于柔性铰链放大的压电微动平台，包括机架和载物平台；机架上安装微驱动器和放大机构；放大机构为双摇杆机构；双摇杆机构的主动摇杆远离连杆的一端设延伸段，主动摇杆延伸段的自由端抵住微驱动器；主动摇杆及其延伸段以主动摇杆与机架的铰接点为支点形成放大杠杆；连杆远离主动摇杆的一端设延伸段；载物平台与解耦机构连接，解耦机构由至少一对解耦单元组成，两个解耦单元关于载物平台中心对称；每个解耦单元由连接臂和一对柔性臂组成，每个柔性臂一端与机架铰接，另一端与连接臂铰接，连接臂的另一端与载物平台铰接；连杆延伸段与任一解耦单元铰接。本实用新型具有能够放大微驱动器的驱动位移的优点。
【IPC分类】H01L41/04, B81B7/02
【公开号】CN204897391
【申请号】CN201520473546
【发明人】曹周霞, 娄军强, 廖江江, 杨依领, 邱辉
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年6月30日
[0036] 微驱动器5为压电叠堆驱动器，每个柔性臂14对应一个位移传感器。压电叠堆驱 动器得电时发生形变，压电叠堆驱动器失电时恢复形变。
[0037] 如图3所示，位移传感器为一对位置检测应变片2,一对位移检测应变片粘接固定 于柔性臂14的两侧面上，每对解禪单元的位置检测应变片2分别组成桥接电路，桥接电路 通过应变放大器放大后、由A/D口通过PCI板卡传输到工控机上，工控机计算获得平台的位 移，z= ^Z为平台的位移，蹲为桥接电路经应变放大器放大后的输出电压，藥为比例系 龙 数。
[0038] 桥接电路是由每个柔性臂上选取一个位置检测应变片2,四个柔性臂14上的4个 位置检测应变片2组成一个全桥模式的桥接电路，一对解禪单元组成2个全桥模式的桥接 电路。或者，桥接电路由每个解禪单元选择1个位置检测应变片2与另一个解禪单元的1 个位置检测应变片2组成半桥模式的桥接电路，一对解禪单元组成4个半桥模式的桥接电 路。
[0039] 本实用新型在使用前，需要先校准获得比例系数心具体做法是：先用激光传感器 检测出当前平台的位移％，位置检测应变片2的输出电压每1，即可得到。主动摇杆 %:: 12和连杆17均为刚性件，因此他们对微驱动器5的形变量是成比例的放大，通过初始化校 准即可获得微驱动器5输出的形变量与载物平台16的实际位移之间的比例系数。将比例 系数预存于工控机内，即可实现实施检测平台X方向的位移的目的了。对于y方向的位移， 也同理可得。
[0040] 连杆17延伸段尺寸大于连杆17不含延伸段部分的尺寸。此时，连杆17作为第二 个杠杆，当连杆17延伸段尺寸大于连杆17不含延伸段部分的尺寸时，对微驱动器5的形变 量进行第二次放大。连杆17呈L形。
[0041] 如图1所示，解禪机构包含沿X轴向设置的一对解禪单元和沿Y轴向设置的一对 解禪单元；每对解禪单元分别连接一个放大机构，每个放大机构分别对应一个微驱动器5。 X轴向的微驱动器5形变时，X轴向的放大机构拉动解禪机构朝X轴向平动。Y轴向的微驱 动器5形变时，Y轴向的放大机构拉动解禪机构朝Y轴向平动。
[0042] 每个解禪单元中，连接臂13由平行的一对支臂组成；连接臂13、柔性臂14W及放 大机构的连杆17延伸段均较接于一连接件15。
[0043] 四个解禪单元W载物平台16的中屯、为圆屯、阵列分布，相邻柔性臂14较接于机架 1上的同一较链，所有柔性臂14围成一个平行四边形。平行四边形机构则对位移放大机构 传递过来的形变量进行解禪，使其只沿一个方向平动。
[0044] 载物平台16呈正方形，解禪单元分别位于载物平台16各边的中点，所有柔性臂14 等长，柔性臂14围成一个正方形。
[0045]如图4所示，机架1、双摇杆机构和平行四边形机构经线切割获得，机架1和主动摇 杆12之间为第一切割缝隙101，第一切割区域与压电叠堆驱动器间隙配合，主动摇杆12延 伸段与机架1之间有间隙，压电叠堆驱动器通过预紧螺钉与主动摇杆12延伸段接触；机架 1、主动摇杆12、被动摇杆18围成的区域为第二切割缝隙102 ;机架1、被动摇杆18、连杆17 和柔性臂14围成的区域为第S切割缝隙103 ;柔性臂14和较链支臂之间的区域为第四切 割缝隙104 ;连接臂13的两个支臂、载物平台16和连接件15之间的区域为第五切割间隙 105 ;被动摇杆18与机架1的较链、被动摇杆18与连杆17的较链、主动摇杆12与连杆17 的较链、主动摇杆12与机架1的较链、连杆延伸段17A与连接件15的较链均为双切口柔性 较链，较链支臂与载物平台16和连接件15的较接为单切口柔性较链。
[0046] 本实用新型的优点在于：1.通过双摇杆机构和平行四边形机构实现对压电叠堆 驱动器5的输出位移的放大和解禪，使得微动平台具有两个维度方向上的大行程。
[0047] 2.放大机构采用柔性较链，并通过线切割加工而成，整个柔性较链放大机构为一 个整体，具有体积小、无机械摩擦、导向精度高、加工精度易于保证和不需要装配的优点。
[0048] 3.集成了位置检测，便于进行高精度的操作和控制。
[0049] 4.重量轻、操作方便，适用于微操作机器人系统和微机电系统。
[0050] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新 型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及 于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
【主权项】
1. 基于柔性铰链放大的压电微动平台，包括机架和载物平台；其特征在于：机架上安 装微驱动器和放大微驱动器的驱动位移的放大机构；放大机构为安装于机架上的双摇杆机 构；双摇杆机构的主动摇杆远离连杆的一端设延伸段，主动摇杆延伸段的自由端抵住微驱 动器；主动摇杆及其延伸段以主动摇杆与机架的铰接点为支点形成放大杠杆；连杆远离主 动摇杆的一端设延伸段；载物平台与使其沿指定方向平动的解耦机构连接，解耦机构由至 少一对解耦单元组成，两个解耦单元关于载物平台中心对称；每个解耦单元由连接臂和一 对柔性臂组成，每个柔性臂一端与机架铰接，另一端与连接臂铰接，连接臂的另一端与载物 平台铰接；连杆延伸段与任一解親单元铰接。2. 如权利要求1所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：微驱动器为 压电叠堆驱动器，每个柔性臂对应位移传感器。3. 如权利要求2所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：位移传感器 为一对位置检测应变片，一对位移检测应变片分别粘接固定于柔性臂的两侧面上，每对解 耦单元的位置检测应变片组成桥接电路，桥接电路通过应变放大器放大后、由A/D口通过 PCI板卡传输到工控机上。4. 如权利要求3所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：连杆延伸段 尺寸大于连杆不含延伸段部分的尺寸。5. 如权利要求1-4之一所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：解耦 机构包含沿X轴向设置的一对解耦单元和沿Y轴向设置的一对解耦单元；每对解耦单元分 别连接一个放大机构，每个放大机构分别对应一个微驱动器。6. 如权利要求5所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：每个解耦单 元中，连接臂由平行的一对支臂组成；连接臂、柔性臂以及放大机构的连杆延伸段均铰接于 一连接件。7. 如权利要求6所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：四个解耦单 元以载物平台的中心为圆心阵列分布，相邻柔性臂铰接于机架上的同一铰链，所有柔性臂 围成一个平行四边形。8. 如权利要求7所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：载物平台呈 正方形，解耦单元分别位于载物平台各边的中点，所有柔性臂等长，柔性臂围成一个正方 形。9. 如权利要求8所述的基于柔性铰链放大的压电微动平台，其特征在于：机架、双摇杆 机构和平行四边形机构经线切割获得，机架和主动摇杆之间为第一切割缝隙，第一切割区 域与压电叠堆驱动器间隙配合，主动摇杆延伸段与机架之间有间隙，压电叠堆驱动器通过 预紧螺钉与主动摇杆延伸段接触；机架、主动摇杆、被动摇杆围成的区域为第二切割缝隙； 机架、被动摇杆、连杆和柔性臂围成的区域为第三切割缝隙；柔性臂和铰链支臂之间的区域 为第四切割缝隙；铰链支臂、载物平台和连接件之间的区域为第五切割间隙；被动摇杆与 机架的铰链、被动摇杆与连杆的铰链、主动摇杆与连杆的铰链、主动摇杆与机架的铰链、连 杆延伸段与连接件的铰链均为双切口柔性铰链，铰链支臂与载物平台和连接件的铰接为 单切口柔性铰链。
【专利摘要】基于柔性铰链放大的压电微动平台，包括机架和载物平台；机架上安装微驱动器和放大机构；放大机构为双摇杆机构；双摇杆机构的主动摇杆远离连杆的一端设延伸段，主动摇杆延伸段的自由端抵住微驱动器；主动摇杆及其延伸段以主动摇杆与机架的铰接点为支点形成放大杠杆；连杆远离主动摇杆的一端设延伸段；载物平台与解耦机构连接，解耦机构由至少一对解耦单元组成，两个解耦单元关于载物平台中心对称；每个解耦单元由连接臂和一对柔性臂组成，每个柔性臂一端与机架铰接，另一端与连接臂铰接，连接臂的另一端与载物平台铰接；连杆延伸段与任一解耦单元铰接。本实用新型具有能够放大微驱动器的驱动位移的优点。
【IPC分类】H01L41/04, B81B7/02
【公开号】CN204897391
【申请号】CN201520473546
【发明人】曹周霞, 娄军强, 廖江江, 杨依领, 邱辉
【申请人】宁波大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年6月30日
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