本發(fā)明涉及微驅動技術與并聯(lián)機器人技術交叉結合的技術領域，尤其涉及一種六維度微振動平臺。

背景技術：

微定位系統(tǒng)和并聯(lián)機構是當今科學研究和工程應用領域的研究熱點。微驅動技術與并聯(lián)機器人技術交叉結合所產生的微動并聯(lián)機器人已經(jīng)成為一個熱門課題，目前關于微動并聯(lián)機器人的研究開發(fā)和應用日益廣泛，應用的領域也在不斷拓展，微動并聯(lián)機器人的應用主要集中在空間、隔振、醫(yī)療、光學、工業(yè)等領域。

目前，燕山大學研制了一種各向同性的六自由度微動并聯(lián)機器人(專利公開/公告號為CN202428438U)，該機器人通過放在平行板柔性移動副框架結構中部的壓電陶瓷驅動，由推桿放大位移，將位移傳遞給平行板柔性移動副，實現(xiàn)工作平臺的移動，該微動機器人雖有較好的位移解耦性，但結構復雜。

北京理工大學研制出一種3-PPTTRS六自由度并聯(lián)精密微動機器人(專利公開/公告號為CN1788942A)，該發(fā)明雖然具有較大范圍的工作空間，但由于該機器人系統(tǒng)中含有靜壓絲杠螺母機構，在運動過程中不可避免的存在傳動間隙，影響傳動精度，此外，該機器人還具有液壓供油裝置，使得整個微動機器人體積較大，限制了其在一些尺寸有要求場合的使用。

哈爾濱工業(yè)大學研制出一種三支鏈六自由度并聯(lián)柔性鉸鏈微動機構(專利公開/公告號為CN1962209A)，從空間結構上看，該機器人屬于6-PSS型微動并聯(lián)機器人，壓電陶瓷布置在底座上，壓電陶瓷的輸出經(jīng)過彈性平行板傳遞到與之相連的連接座上，然后兩端帶柔性鉸鏈的支撐桿件再將連接座和上平臺連接起來，這種機構形式傳動鏈長，誤差因素多，而且底座較大，加工困難。

綜上，上述的六自由度并聯(lián)機構結構較復雜，振動精度低。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新型結構的六維度微振動平臺，使其更具有產業(yè)上的利用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種剛性高、振幅傳遞穩(wěn)定、能量吸收少、高精度的六維度微振動平臺。

本發(fā)明的六維度微振動平臺，包括工作臺、與所述工作臺相平行的支撐臺，以及支撐所述支撐臺的底座，還包括

-三根RPS支鏈，周向均勻設置在所述工作臺與支撐臺之間且與所述支撐臺之間的夾角為銳角，包括依次連接的上斜塊、上部柔性鉸鏈、第一壓電陶瓷、下部柔性鉸鏈、調整墊片、下斜塊，所述上斜塊與工作臺連接，所述下斜塊與所述支撐臺連接，所述上部柔性鉸鏈為球面副柔性鉸鏈，所述下部柔性鉸鏈為轉動副柔性鉸鏈；

-3-RRR機構，設置在所述底座內、并與所述支撐臺連接，包括定板，所述定板邊沿上以其軸心為中心均勻設有三個直角缺口，各所述直角缺口的其中一側壁上均通過第一柔性鉸鏈連接有平行于另一側壁的第一動板，所述第一動板通過第二柔性鉸鏈接連有與其垂直的第二動板，所述第二動板通過第三柔性鉸鏈連接有與所述支撐臺連接的驅動塊，所述第一動板連接有與所述定板相抵的第二壓電陶瓷。

進一步的，各所述第一壓電陶瓷與各所述第二壓電陶瓷的外壁上均套有水冷銅管。

進一步的，所述上斜塊及下斜塊上均設有分別與上部柔性鉸鏈及下部柔性鉸鏈連接的穿孔，以及分別與上部柔性鉸鏈及下部柔性鉸鏈相抵靠的斜面。

進一步的，所述定板上設有若干與所述底座連接的第一連接孔。

進一步的，各所述驅動塊上均設有與所述支撐臺連接的第二連接孔。

進一步的，所述底座上還設有兩與各所述水冷銅管連通的水管連接頭。

進一步的，所述水冷銅管螺旋纏繞在所述第一壓電陶瓷與第二壓電陶瓷的外壁上。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：

1、通過3-RPS支鏈，使工作臺具有繞X、Y方向的轉動和Z方向的振動，通過3-RRR機構，帶動工作臺X、Y方向振動以及Z方向轉動，即實現(xiàn)了工作臺六個自由度的運動；

2、3-RPS支鏈集精密機械、驅動和測量反饋技術于一體，實現(xiàn)了機構、驅動、檢測一體化的設計，并具有體積小、結構緊湊、剛度大、頻響高等優(yōu)點，可實現(xiàn)納米級的定位精度；

3、3-RRR機構中X、Y向振動采用大型柔性鉸鏈支撐，正交方向解耦，Z軸轉動采用柔性鉸鏈支撐，具有剛性高、振幅傳遞穩(wěn)定、能量吸收少等特點；

4、通過在各壓電陶瓷上套接水冷銅管，可降低壓電陶瓷大幅振動產生的熱量，從而避免六維度微振動平臺因溫度過高而影響振動精度。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖；

圖2是本發(fā)明中3-RPS支鏈結構示意圖；

圖3是本發(fā)明中3-RRR機構的結構示意圖；

圖4是本發(fā)明中上斜塊/下斜塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

參見圖1至圖4，本發(fā)明一較佳實施例所述的一種六維度微振動平臺，包括工作臺11、與工作臺11相平行的支撐臺12，以及支撐支撐臺12的底座13，還包括三根RPS支鏈20和設置在底座13內、并與支撐臺12連接的3-RRR機構。

其中，三根RPS支鏈20周向均勻設置在工作臺11與支撐臺12之間且與支撐臺12之間的夾角為銳角，包括依次連接的上斜塊21、上部柔性鉸鏈22、第一壓電陶瓷23、下部柔性鉸鏈24、調整墊片25、下斜塊26，上斜塊21與工作臺11連接，下斜塊26與支撐臺12連接，上斜塊21和下斜塊26通過圓柱銷進行定位，從而使工作臺11、支撐臺12、RPS支鏈20連接形成一整體。

進一步的，上部柔性鉸鏈22一端設有外螺紋，另一端為光軸。上部柔性鉸鏈22通過光軸與上斜塊21進行連接，相應地，上斜塊21上開設有上穿孔261，光軸伸入該穿孔中。為了防止工作過程中上部柔性鉸鏈22發(fā)生松動，將上部柔性鉸鏈22通過錐端緊定螺釘與上斜塊21預緊。上部柔性鉸鏈端部的外螺紋與上述第一壓電陶瓷23的一端進行螺紋連接。本實施方式中的上部柔性鉸鏈22為球面副柔性鉸鏈，該球面副柔性鉸鏈具有三個自由度，從而通過圓柱銷對其進行定位，以限定其在平面上的其中兩個移動方向。

下部柔性鉸鏈24同樣一端設有外螺紋，另一端為光軸。下部柔性鉸鏈24通過光軸與下斜塊進行連接，相應地，下斜塊26上開設有穿孔261，光軸伸入該穿孔中。下部柔性鉸鏈24端部的外螺紋與第一壓電陶瓷23的另一端進行螺紋連接。本實施方式中的下部柔性鉸鏈24為轉動副柔性鉸鏈，其具有一個自由度。為了保證其位置的精確性，相應地在下斜塊26中設置有平面緊定螺釘，該平面緊定螺釘可將下部柔性鉸鏈24的端面頂緊，防止其發(fā)生松動和位置偏移。為了進一步保證轉動副柔性鉸鏈位置的精確性，下斜塊26側壁上還開設有兩個銷孔，該銷孔中穿置有對其進行定位的圓柱銷。優(yōu)選地，下部柔性鉸鏈24的材質為尼龍。

進一步的，上斜塊21及下斜塊26上均設有分別與上部柔性鉸鏈22及下部柔性鉸鏈24相抵靠的斜面262，避免RPS支鏈20中各組件存在間隙，確保傳動精度，消除傳動誤差。

此外，上述調整墊片25設置于下部柔性鉸鏈24與下斜塊26之間，即下斜塊26的斜面262與調整墊片25相抵，調整墊片25與下部柔性鉸鏈24緊密接觸。設置調整墊片25的目的在于，其可在裝配過程中進行修配調整，以保證本發(fā)明中各個部件之間的位置符合裝配安裝的需求，同時保證三根RPS支鏈20的相對長度符合要求。由于上述調整墊片25設置于下部柔性鉸鏈24與下斜塊26之間，可使下部柔性鉸鏈24的光軸上部柔性鉸鏈22長2mm，以形成調整墊片25的安裝空間。

本發(fā)明中的3-RRR機構包括定板31，定板31的邊沿上以其軸心為中心均勻設有三個直角缺口32，各直角缺口32的其中一側壁上均通過第一柔性鉸鏈33連接有平行于另一側壁的第一動板34，第一動板34通過第二柔性鉸鏈35接連有與其垂直的第二動板36，第二動板36通過第三柔性鉸鏈37連接有與支撐臺12連接的驅動塊38，第一動板36連接有與定板31相抵的第二壓電陶瓷39。可見，利用第一柔性鉸鏈33實現(xiàn)支撐臺12X向的振動，利用第二柔性鉸鏈35實現(xiàn)支撐臺12Y向的振動，利用第三柔性鉸鏈37實現(xiàn)支撐臺12Z軸轉動，從而通過支撐臺12結合三根RPS支鏈20帶動工作臺11實現(xiàn)六個自由度的運動。另外，3-RRR機構中，第一柔性鉸鏈33與第二柔性鉸鏈35呈正交，在實現(xiàn)X、Y向的振動的同時能夠正交方向解耦，振幅傳遞穩(wěn)定。

為方便3-RRR機構與底座13和支撐臺12連接，在定板31上設有若干與底座13連接的第一連接孔51，在各驅動塊38上均設有與支撐臺12連接的第二連接孔52。

作為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明在各第一壓電陶瓷23與各第二壓電陶瓷39的外壁上均套有水冷銅管40，并在底座13上設置兩與各水冷銅管40連通的水管連接頭60，一個水管連接頭60進水，另一個水管連接頭60出水。向水冷銅管40內通入冷卻水，由此降低平臺由于封裝壓電陶瓷致動器大幅振動產生的熱量，從而排除平臺溫度過高而造成振動精度的降低。

為提高散熱效率，本發(fā)明將水冷銅管40螺旋纏繞在第一壓電陶瓷23與第二壓電陶瓷39的外壁上，以增加接觸面積，從而快速散熱。

本發(fā)明通過RPS支鏈，使工作臺11具有繞X、Y方向的轉動和Z方向的振動，達到位移分辨率為3nm，重復定位精度為30nm，轉角范圍為0.6mrad，轉角分辨率為0.06μrad，轉角定位精度為0.6μrad；通過3-RRR機構，帶動工作臺X、Y方向振動以及Z方向轉動，達到位移分辨率10nm，重復定位精度100nm，轉角范圍1mrad，轉角分辨率0.1μrad，轉角定位精度1μrad?？梢姡景l(fā)明的剛性高、振幅傳遞穩(wěn)定、能量吸收少、精度高。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。