一种宏微驱动跨尺度精密定位平台的制作方法

本发明涉及一种宏微驱动跨尺度精密定位平台。

背景技术：

随着纳米科学技术的快速发展，新的纳米材料和纳米结构不断被应用于科研领域中。为研究材料在纳米尺度下的特性，对纳米操作机、纳米材料测试仪等操作系统的性能提出了很高的要求，微定位技术作为纳米操作系统的关键技术之一，其对推动纳米科学技术的发展发挥着十分重要的作用。目前，在微机器人操作、光学工程、微电子制造、生物医学及遗传工程等技术领域都要求定位平台在实现高精度定位和精准操作的同时，也能执行大行程范围的运动。微纳尺度下的跨尺度运动驱动方式有很多种，相对于其他跨尺度运动驱动方式，粘滑驱动的驱动原理简单、方便、易控制，且具有分辨率高、运动范围大、结构简单和定位精准等特点，因此基于粘滑驱动原理的装备是目前跨尺度驱动设备中应用最多的一种，但基于粘滑驱动原理的操作台也存在很大的局限性。现有的定位平台在执行大行程范围的运动时，能快速移动到目标物附近，但在微纳尺度下，定位精度却严重下降。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种宏微驱动跨尺度精密定位平台，其能先驱动搭载操作手快速移动到目标物附近，再通过单位周期内的小位移连续移动使操作手接触到目标物体完成微纳操作，定位精度高。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种宏微驱动跨尺度精密定位平台，包括基座、运动部件、压电陶瓷驱动组件和微位移铰链放大机构，所述运动部件设置在所述基座上，所述压电陶瓷驱动组件设置在所述基座内并驱动所述运动部件移动，所述微位移铰链放大机构设置在所述运动部件和所述压电陶瓷驱动组件之间对所述压电陶瓷驱动组件产生的位移进行放大并作用在所述运动部件上使所述运动部件移动。

进一步的，优选地，所述压电陶瓷驱动组件包括相接触串联固定在所述基座内的宏压电陶瓷和微压电陶瓷。

更优选地，所述宏压电陶瓷和所述微压电陶瓷通过第一固定件与所述基座侧面相固定。

更优选地，所述宏压电陶瓷与所述基座侧面之间设有预紧铰链。

更优选地，所述微位移铰链放大机构和所述微压电陶瓷以及所述运动部件底部接触。

更优选地，所述微位移铰链放大机构与所述运动部件底部的接触面上设有陶瓷摩擦片。

优选地，所述运动部件两侧的所述基座上均设有定位部件，所述定位部件与所述运动部件之间设有交叉滚子保持架。

更优选地，所述定位部件通过第二固定件固定在所述基座上。

优选地，所述微位移铰链放大机构与所述基座一体成型。

更优选地，所述预紧铰链和所述基座一体成型。

本发明的有益效果：本发明通过压电陶瓷驱动组件分时驱动微位移放大铰链机构带动运动部件先快速移动到目标物体附近，再驱动位移放大铰链机构执行一个扫描周期内的连续运动使运动部件缓慢接触目标物体，从而完成一个周期的微操作动作。

附图说明

图1是本发明一种宏微驱动跨尺度精密定位平台的结构示意图；

图2是本发明一种宏微驱动跨尺度精密定位平台的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1和2所示，本实施例公开了一种宏微驱动跨尺度精密定位平台，包括基座5、运动部件2、压电陶瓷驱动组件和微位移铰链放大机构8，所述运动部件2设置在所述基座5上，所述运动部件2两侧的所述基座5上均设有定位部件1，所述定位部件1通过第二固定件4固定在所述基座5上，所述定位部件1与所述运动部件2之间设有交叉滚子保持架，所述运动部件2为可移动的导轨，导轨上可安装操作手，所述定位部件1为定导轨，通过两侧的定导轨对动导轨进行导向和限位，所述压电陶瓷驱动组件设置在所述基座5内并驱动所述运动部件2移动，所述微位移铰链放大机构8设置在所述运动部件2和所述压电陶瓷驱动组件之间对所述压电陶瓷驱动组件产生的位移进行放大并作用在所述运动部件2上使所述运动部件2移动，基座5上开设有凹槽，压电陶瓷驱动组件和微位移铰链放大机构8均设置在凹槽内；

所述压电陶瓷驱动组件包括相接触串联固定在所述基座5内的宏压电陶瓷10和微压电陶瓷9，宏压电陶瓷10的长度为微压电陶瓷9的长度的3～5倍，宏压电陶瓷10和微压电陶瓷9粘贴在一起，所述宏压电陶瓷10和所述微压电陶瓷9通过第一固定件6与所述基座5侧面相固定，所述宏压电陶瓷10与所述基座5侧面之间设有预紧铰链11，预紧铰链11与所述基座5侧面之间具有一定距离，预紧铰链11呈片状，预紧铰链11两端与所述基座5对应的两侧面一体成型，第一固定件6穿过所述基座5侧面以及预紧铰链11旋进宏压电陶瓷10中从而将宏压电陶瓷10与所述基座5侧面固定，通过设置预紧铰链11对宏压电陶瓷10进行保护，使得在旋紧第一固定件6时，由于有了预紧铰链11的缓冲而不会由于旋的过紧将宏压电陶瓷10损坏；

第二固定件4和第一固定件6均为螺钉、螺栓等固定件；

所述微位移铰链放大机构8和所述微压电陶瓷9以及所述运动部件2底部接触，所述微位移铰链放大机构8上设有与所述运动部件2底部接触的陶瓷摩擦片7，所述微位移铰链放大机构8包括依次一体成型的片状部81、推动板82和受力板83，所述片状部81垂直于所述基座5底部设置，所述片状部81两端与所述基座5对应的两侧面一体成型，所述推动板82水平设置，所述受力板83垂直于所述基座5底部设置，所述推动板82两端分别位于所述受力板83的中间部以及所述片状部81的中间部，所述受力板83底部与所述基座5一体成型，所述片状部81另一侧面与所述微压电陶瓷9接触，陶瓷摩擦片7设置在所述受力板83的顶部；

所述微位移铰链放大机构8也可以采用其他现有的具有位移放大功能的位移放大机构；

通过对微压电陶瓷9加压使得微压电陶瓷9不断快速伸缩，从而不断推动微位移铰链放大机构8来回偏移，此时陶瓷摩擦片7也不断产生来回偏移，由于微压电陶瓷9伸出的速度慢于收缩的速度，从而使得陶瓷摩擦片7带动运动部件2快速往一个方向移动，使运动部件2上的操作手快速移动到目标物附近；

当运动部件2上的操作手接近目标物附近时，给宏压电陶瓷10加压，使宏压电陶瓷10缓慢伸缩从而不断推动微位移铰链放大机构8缓慢偏移，从而带动运动部件2缓慢移动，使运动部件2上的操作手缓慢接触目标物。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种宏微驱动跨尺度精密定位平台，包括基座、运动部件、压电陶瓷驱动组件和微位移铰链放大机构，所述运动部件设置在所述基座上，所述压电陶瓷驱动组件设置在所述基座内并驱动所述运动部件移动，所述微位移铰链放大机构设置在所述运动部件和所述压电陶瓷驱动组件之间对所述压电陶瓷驱动组件产生的位移进行放大并作用在所述运动部件上使所述运动部件移动的技术方案，本发明可用于精密运动定位。

技术研发人员：陈科纶;胡志平;朱军辉;孙钰;汝长海
受保护的技术使用者：江苏集萃微纳自动化系统与装备技术研究所有限公司
技术研发日：2018.12.21
技术公布日：2019.02.15