基于二级杠杆机构的二自由度微定位平台设计与分析
2020-09-29周双武丁冰晓
工程设计学报 2020年4期
李 玄,周双武,路 松,丁冰晓
(1.吉首大学物理与机电工程学院,湖南吉首416000;2.澳门大学科技学院,澳门999078)
随着现代科学技术的快速发展,针对微机电技术、微加工与制造技术、微操作技术和微装配技术等的研究不断深入,现已进入微米级、量子级时代[1]。在光纤对接、激光加工以及微电机系统开发等领域均需要使用高精度微定位平台[2-5]。微定位平台是微定位系统的执行机构,主要由驱动部分和机械传动部分组成,其定位精度直接决定了微定位系统的精度[6]。目前,微定位系统主要有压电工作台型、电热微驱动工作台型以及电磁驱动工作台型等。其中,压电陶瓷驱动器因具有分辨率高、驱动力大和动态特性好等优点,成为了微定位领域应用较为广泛的驱动元件[7]。但是,压电陶瓷驱动器的行程较小且往往伴随多余的寄生运动,导致其驱动的微定位平台在工程上的应用受限。
为了解决这一问题,需借助放大机构来补偿压电陶瓷驱动器的输出位移[8],以扩大微定位平台的工作空间。常采用的放大机构有桥式放大机构、Scoot-Russel机构和杠杆机构[9]。围绕基于柔性结构的放大机构在微定位平台中的应用,国内外学者做了很多研究[10-11]。例如:天津大学的李政设计了一种用音圈电机驱动的二自由度微定位平台,其具有行程大、承载能力强、完全解耦等优点[12];西安电子科技大学的王子毅设计了一种柔顺精密二自由度定位平台,并通过有限元仿真分析得到了该平台的固有频率以及对应振型[13];……
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