专利摘要

本发明公开了一种一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，包括设于基座上的双输出磁致伸缩驱动器，双输出磁致伸缩驱动器的输出端通过柔顺多功能传递机构及四个半桥式柔顺放大机构连接负载台；双输出磁致伸缩驱动器受激励电流作用，产生作动位移，运动经柔顺多功能传递机构实现放大并换向，分支成四路沿圆周径向对称输出，然后经四个半桥式柔顺放大机构，四路运动再次得以放大并汇聚于负载台。本发明主动作动部件采用磁致伸缩驱动机理，能够实现大负荷下的主动作动和低频、超低频下的稳定响应；以本发明进行微振动主动控制，配合闭环控制策略能够有效抑制低频、超低频的微振动干扰。

权利要求

1.一种一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，包括设于基座(2)上的双输出磁致伸缩驱动器(4)，双输出磁致伸缩驱动器(4)的输出端通过柔顺多功能传递机构(3)及四个半桥式柔顺放大机构(5)连接负载台(1)；所述双输出磁致伸缩驱动器(4)包括设于外壳(406)内的磁致伸缩棒(402)，磁致伸缩棒(402)外侧包裹有励磁线圈(403)，磁致伸缩棒(402)的两端分别连接一根导磁圆柱(407)，导磁圆柱(407)的另一端通过石墨铜套(405)连接一根输出顶杆(401)，石墨铜套(405)通过磁轭部件(404)与外壳(406)连接固定；所述柔顺多功能传递机构(3)包括桥式柔顺放大机构(303)，桥式柔顺放大机构(303)的两个输入端与两根输出顶杆(401)连接，桥式柔顺放大机构(303)的四个输出端沿圆周径向对称布置，且分别连接一个杠杆式柔顺放大机构(306)，四个杠杆式柔顺放大机构(306)与柔顺双平行四杆机构(305)的四杆对应连接，每根杆通过一个半桥式柔顺放大机构(5)连接负载台(1)；双输出磁致伸缩驱动器(4)受激励电流作用，产生作动位移，运动经柔顺多功能传递机构(3)实现放大并换向，分支成四路沿圆周径向对称输出，然后经四个半桥式柔顺放大机构(5)，四路运动再次得以放大并汇聚于负载台(1)。

2.如权利要求1所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述基座(2)上设有用于固定柔顺多功能传递机构(3)的安装凸台(201)及与杠杆式柔顺放大机构(306)的输出端相配合的运动凹槽(202)；柔顺多功能传递机构(3)、安装凸台(201)上对应设有固定通孔(301)。

3.如权利要求1或2所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述基座(2)中部设有基座安装孔(203)及与双输出此致伸缩驱动器(4)相配合的弧面凹槽(204)。

4.如权利要求1所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述导磁圆柱(407)采用1J50高导磁圆柱。

5.如权利要求1所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述外壳(406)采用铝合金外壳。

6.如权利要求1所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述半桥式柔顺放大机构(5)包括半桥式柔顺放大机构主件(503)，半桥式柔顺放大机构主件(503)与杠杆式柔顺放大机构(306)的连接处分别设有下连接通孔(501)、下连接螺纹孔(304)，半桥式柔顺放大机构主件(503)与负载台(1)的连接处分别设有上连接通孔(502)、上连接螺纹孔(101)。

7.如权利要求1所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述负载台(1)为圆形。

8.如权利要求1所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述桥式柔顺放大机构(303)的输入端上设有预紧螺纹孔(302)，预紧螺纹孔(302)与用于抵住输出顶杆(401)的预紧螺栓(302)相配合。

9.如权利要求1所述的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，所述磁轭部件(404)包括设于励磁线圈(403)外侧的磁轭套筒(404-1)及其两端的磁轭端盖一(404-2)和磁轭端盖二(404-3)。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于微纳尺度定位及低频、超低频振动主动控制的平台装置，属于超精密定位及微振动控制技术领域。

背景技术

基因工程、光学工程及航空航天工程对微纳尺度操作具有大行程、高精密作动需求。现有一维定位平台大多属于一维平面内作动、精度有限，且缺乏在竖直平面内的大行程作动能力。此外，受结构形式限制，在所需运动方向上容易附加其它自由度上的干涉，影响实际作动效果。另外，对低频、超低频的微振动干扰而言，现有隔振平台受作动元件机理所限，难以顾及低频、超低频的振动干扰。现有技术中还没有一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其特征在于，包括设于基座上的双输出磁致伸缩驱动器，双输出磁致伸缩驱动器的输出端通过柔顺多功能传递机构及四个半桥式柔顺放大机构连接负载台；所述双输出磁致伸缩驱动器包括设于外壳内的磁致伸缩棒，磁致伸缩棒外侧包裹有励磁线圈，磁致伸缩棒的两端分别连接一根导磁圆柱，导磁圆柱的另一端通过石墨铜套连接一根输出顶杆，石墨铜套通过磁轭部件与外壳连接固定；所述柔顺多功能传递机构包括桥式柔顺放大机构，桥式柔顺放大机构的两个输入端与两根输出顶杆连接，桥式柔顺放大机构的四个输出端沿圆周径向对称布置(即桥式柔顺放大机构的重心为圆心，以输出端的端部为半径，则四个输出端所在的半径相等，且任意两个输出端均为对称布置)，且分别连接一个杠杆式柔顺放大机构，四个杠杆式柔顺放大机构与柔顺双平行四杆机构的四杆对应连接，每根杆通过一个半桥式柔顺放大机构连接负载台；双输出磁致伸缩驱动器受激励电流作用，产生作动位移，运动经柔顺多功能传递机构实现放大并换向，分支成四路沿圆周径向对称输出，然后经四个半桥式柔顺放大机构，四路运动再次得以放大并汇聚于负载台。

优选地，所述基座上设有用于固定柔顺多功能传递机构的及与杠杆式柔顺放大机构的输出端相配合的运动凹槽；柔顺多功能传递机构、安装凸台上对应设有固定通孔。

优选地，所述基座中部设有基座安装孔及与双输出此致伸缩驱动器相配合的弧面凹槽。

优选地，所述导磁圆柱采用1J50高导磁圆柱。

优选地，所述外壳采用铝合金外壳。

优选地，所述半桥式柔顺放大机构包括半桥式柔顺放大机构主件，半桥式柔顺放大机构主件与杠杆式柔顺放大机构的连接处分别设有下连接通孔、下连接螺纹孔，半桥式柔顺放大机构主件与负载台的连接处分别设有上连接通孔、上连接螺纹孔。

优选地，所述负载台为圆形。

优选地，所述桥式柔顺放大机构的输入端上设有预紧螺纹孔，预紧螺纹孔与用于抵住输出顶杆的预紧螺栓相配合。

优选地，所述磁轭部件包括设于励磁线圈外侧的磁轭套筒及其两端的磁轭端盖一和磁轭端盖二。

本发明采用嵌入式桥式柔顺放大机构、杠杆式柔顺放大机构和柔顺双平行四边形机构以对称式布局设计，以实现对磁致伸缩驱动器输出位移的多路输出与放大。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

1)本发明主要基于柔顺机构技术，能够避免传动机构各实体运动副的引入，避免了间隙、摩擦、磨损及累计误差，有益于后期维护和微纳尺度精度的实现；

2)主动作动部件采用磁致伸缩驱动机理，该智能材料具备大输出力、高能量密度、宽工作带宽等优点，能够实现大负荷下的主动作动和低频、超低频下的稳定响应；

3)以嵌入式设计理念、分别通过线切割加工出桥式柔顺放大机构、杠杆式柔顺放大机构、柔顺屈曲结构及柔顺双平行四杆机构，以对称式设计实现了运动的一致性，在保证大输出行程的同时避免了其他自由度上的运动干涉；

4)整体方案对称式设计，有效提高了负载台的承载能力，且冗余式方案能够提高装置的可靠性；

5)磁致伸缩驱动器通过两端输出设计，通过多目标优化策略实现了各磁路部件的轻量化、最优化设计，满足相关领域对整体质量的要求；

6)以此方案进行微振动主动控制，配合闭环控制策略能够有效抑制低频、超低频的微振动干扰，且理论上精度可达微纳米级。

附图说明

图1为本发明提供的一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置的结构示意图；

图2为基座的结构示意图；

图3为柔顺多功能传递机构的结构示意图；

图4为双输出磁致伸缩驱动器的结构示意图；

图5为半桥式柔顺放大机构的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图1-5所示，为本发明提供的一种一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置，其包括设于圆形的基座2上的双输出磁致伸缩驱动器4，双输出磁致伸缩驱动器4的输出端通过柔顺多功能传递机构3及四个半桥式柔顺放大机构5连接圆形的负载台1。双输出磁致伸缩驱动器4受激励电流作用，产生作动位移，运动经柔顺多功能传递机构3实现放大并换向，分支成四路沿圆周径向对称输出，然后经四个半桥式柔顺放大机构5，四路运动再次得以放大并汇聚于负载台1，从而实现期望的大行程及微纳精度的定位或振动抑制。

如图2所示，所述基座2上设有用于固定柔顺多功能传递机构3的四个安装凸台201及四个与杠杆式柔顺放大机构306的输出端相配合的运动凹槽202；柔顺多功能传递机构3、安装凸台201上对应设有固定通孔301。基座2中部设有基座安装孔203及与双输出此致伸缩驱动器4相配合的弧面凹槽204。四个运动凹槽202预留给柔顺多功能传递机构3的柔顺双平行四杆机构305，使不干涉其径向运动；基座安装孔203则是用于对该装置实现固定；弧面凹槽204所开凹槽尺寸与双输出磁致伸缩驱动器3的外轮廓相切，实现对其定位并固定。

柔顺多功能传递机构2一方面为实现驱动位移的放大，另一方面为满足运动的分支与换向，由于采用了一体化线切割加工，可最大程度上保证各输出支路的一致性。如图3所示，所述柔顺多功能传递机构3包括桥式柔顺放大机构303，桥式柔顺放大机构303的两个输入端与两根输出顶杆401连接，桥式柔顺放大机构303的四个输出端沿圆周径向对称布置，且分别连接一个杠杆式柔顺放大机构306，四个杠杆式柔顺放大机构306与柔顺双平行四杆机构305的四杆一一对应连接，每根杆通过一个杠杆式柔顺放大机构306连接负载台1。固定通孔301用于柔顺多功能传递机构3与基座2上的安装凸台201配合锁紧，预紧螺纹孔302则通过预紧螺栓6对双输出磁致伸缩驱动器4施加预紧力并协助其安装固定。固定完毕后，驱动器输出位移，首先经桥式柔顺放大机构303传动，将驱动器输出位移进行第一次放大并换向；接着，运动经杠杆式柔顺放大机构306传递并进行二次换向和放大，分支成四路对称沿径向输出，最终运动传递到柔顺双平行四杆机构305，此时非径向运动得以抑制，径向运动得以保存。柔顺多功能传递机构3采用一体化加工成型，桥式柔顺放大机构303、杠杆式柔顺放大机构306和柔顺双平行四杆机构305各关键结构参数通过优化设计而来，可根据实际需求进行相应的调优。

如图4所示，所述双输出磁致伸缩驱动器4包括设于外壳406(采用铝合金外壳)内的磁致伸缩棒402，磁致伸缩棒402外侧包裹有励磁线圈403，磁致伸缩棒402的两端分别连接一根导磁圆柱407(采用1J50高导磁圆柱)，导磁圆柱407的另一端通过石墨铜套405连接一根输出顶杆401，石墨铜套405通过磁轭部件404与外壳406连接固定。桥式柔顺放大机构303的输入端上设有预紧螺纹孔302，预紧螺纹孔302与用于抵住输出顶杆401的预紧螺栓302相配合。磁致伸缩棒402处于整个双输出磁致伸缩驱动器3的核心位置，紧裹着的是励磁线圈403，接着三件磁轭部件404(包括励磁线圈403外侧的磁轭套筒404-1及其两端的磁轭端盖一404-2和磁轭端盖二404-3)包围着励磁线圈403整个外端，轴线方向由两个导磁圆柱407填充，沿着轴线方向两端分别是两个输出顶杆401穿过石墨铜套405与导磁圆柱407接触，整个驱动器外围则由一个外壳406包裹；最后，双输出磁致伸缩驱动器4经两个预紧螺栓6与柔顺多功能传递机构3的预紧螺纹孔302固定连接。预紧螺栓6同时压紧双输出磁致伸缩驱动器4两端的输出顶杆401。

如图5所示，所述半桥式柔顺放大机构5包括半桥式柔顺放大机构主件503，半桥式柔顺放大机构主件503与杠杆式柔顺放大机构306的连接处分别设有下连接通孔501、下连接螺纹孔304，半桥式柔顺放大机构主件503与负载台1的连接处分别设有上连接通孔502、上连接螺纹孔101。下连接通孔501通过连接螺栓与柔顺多功能传递机构3的柔顺双平行四杆机构305上的下连接螺纹孔304固定连接，上连接通孔502通过连接螺栓与负载台1固定安装，半桥式柔顺放大机构部件503则主要是将柔顺双平行四杆机构305的运动进行三次换向并放大，最终运动传递至负载台1，以实现大行程微纳定位及主动隔振。

一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。