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1、(10)申请公布号 CN 103177774 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103177774 A *CN103177774A* (21)申请号 201310071573.9 (22)申请日 2013.01.30 G12B 5/00(2006.01) (71)申请人 西安交通大学 地址 710049 陕西省西安市咸宁路 28 号 (72)发明人 敬子建 徐明龙 李亮 杨克亚 (74)专利代理机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 何会侠 (54) 发明名称 两自由度柔性微角位移压电作动平台 (57) 摘要 两自由度柔性微角位移压电作动平台， 包括 置于带有。
2、双轴柔性铰链的微角摆平台和底座间的 第一柔性位移放大机构、 第二柔性位移放大机构、 第三柔性位移放大机构和第四柔性位移放大机 构， 第一柔性位移放大机构和第二柔性位移放大 机构相对布置具有相同的形状和尺寸， 组成第一 作动器组， 第三柔性位移放大机构和第四柔性位 移放大机构相对布置且具有相同的形状和尺寸， 且与第一柔性位移放大机构和第二柔性位移放大 机构垂直交错分布， 组成第二作动器组， 在第一柔 性位移放大机构、 第二柔性位移放大机构、 第三柔 性位移放大机构和第四柔性位移放大机构内分别 装有第一压电堆、 第二压电堆、 第三压电堆和第四 压电堆 ； 本发明在具有高角分辨率的同时， 还具 备响。
3、应速度快， 体积小， 重量轻的特点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103177774 A CN 103177774 A *CN103177774A* 1/1 页 2 1. 一种两自由度柔性微角位移压电作动平台， 包括底座 （2） 以及通过刚性支撑 （4） 固 定连接连于底座 （2） 上的带有双轴柔性铰链 （3） 的微角摆平台 （1） ， 其特征在于 ： 还包括分 布于微角摆平台 （1） 和底座 （2） 间的与微角摆平台 （1）。
4、 下表面相接触并固连于底座 （2） 上 的第一柔性位移放大机构 （5） 、 第二柔性位移放大机构 （6） 、 第三柔性位移放大机构 （7） 和 第四柔性位移放大机构 （8） ， 所述第一柔性位移放大机构 （5） 和第二柔性位移放大机构 （6） 相对布置并具有相同的形状和尺寸， 组成第一作动器组 （13） ， 所述第三柔性位移放大机构 （7） 和第四柔性位移放大机构 （8） 也相对布置并具有相同的形状和尺寸， 且与第一柔性位移 放大机构 （5） 和第二柔性位移放大机构 （6） 垂直交错分布， 第三柔性位移放大机构 （7） 和第 四柔性位移放大机构 （8） 组成第二作动器组 （14） ， 第一作动。
5、器组 （13） 和第二作动器组 （14） 的工作面相互垂直， 在所述第一柔性位移放大机构 （5） 、 第二柔性位移放大机构 （6） 、 第三 柔性位移放大机构 （7） 和第四柔性位移放大机构 （8） 内部分别安装有第一压电堆 （9） 、 第二 压电堆 （10） 、 第三压电堆 （11） 和第四压电堆 （12） 。 权 利 要 求 书 CN 103177774 A 2 1/2 页 3 两自由度柔性微角位移压电作动平台 技术领域 0001 本发明涉及一种微角位移压电作动平台， 具体涉及一种两自由度柔性微角位移压 电作动平台。 背景技术 0002 近年来随着微电子技术、 生物工程、 航天工程等学科的。
6、迅速发展， 微角度作动平台 在天文望远镜、 图像稳定、 复合轴精密跟踪、 瞄准光学系统中有着日益重要而广泛的应用。 目前， 微角度作动平台多数是基于柔性铰链， 因此具有零摩擦、 零间隙的固有特征， 从而实 现了亚微弧度的转角分辨率。 而由于其应用环境的特殊性， 往往还要求具有体积小， 重量轻 的特点。 发明内容 0003 本发明的目的在于克服现有技术的不足， 提供一种两自由度柔性微角位移压电作 动平台， 在具有高的角位移分辨率的同时， 还具备响应速度快， 体积小， 重量轻的特点。 0004 为达到上述目的， 本发明所采用的技术方案是 ： 0005 一种两自由度柔性微角位移压电作动平台， 包括底。
7、座 2 以及通过刚性支撑 4 固定 连接连于底座2上的带有双轴柔性铰链3的微角摆平台1， 还包括分布于微角摆平台1和底 座2间的与微角摆平台1下表面相接触并固连于底座2上的第一柔性位移放大机构5、 第二 柔性位移放大机构 6、 第三柔性位移放大机构 7 和第四柔性位移放大机构 8， 所述第一柔性 位移放大机构 5 和第二柔性位移放大机构 6 相对布置并具有相同的形状和尺寸， 组成第一 作动器组13， 所述第三柔性 位移放大机构7和第四柔性位移放大机构8也相对布置并具有 相同的形状和尺寸， 且与第一柔性位移放大机构 5 和第二柔性位移放大机构 6 垂直交错分 布， 第三柔性位移放大机构7和第四柔。
8、性位移放大机构8组成第二作动器组14， 第一作动器 组 13 和第二作动器组 14 的工作面相互垂直， 在所述第一柔性位移放大机构 5、 第二柔性位 移放大机构6、 第三柔性位移放大机构7和第四柔性位移放大机构8内部分别安装有第一压 电堆 9、 第二压电堆 10、 第三压电堆 11 和第四压电堆 12。 0006 本发明和现有技术相比， 具有如下优点 ： 0007 由于第一作动器组 13 与第二作动器组 14 的位移放大机构高低交错分布， 有助于 减小第一作动器组13、 第二作动器组14和微角摆平台1的接触点与底座2的转动中心的距 离， 因此本发明作动平台在位移输出量一定的情况下具有更大的角度。
9、调节范围， 同时减小 了该作动平台的体积和质量。 附图说明 0008 图 1 为本发明结构示意图， 其中图 1A 为立体结构示意图， 图 1B 为沿第一柔性位移 放大机构的纵剖图， 图 1C 为沿第三柔性位移放大机构的纵剖图。 0009 图 2 为微角摆平台的结构示意图， 其中图 2A 为微角摆平台主视图， 图 2B 为微角摆 说 明 书 CN 103177774 A 3 2/2 页 4 平台左视图。 0010 图3为位移放大机构及压电堆的结构示意图， 其中图3A为第一柔性位移放大机构 及第一压电堆的结构示意图， 其中图 3B 为第三柔性位移放大机构及第三压电堆的结构示 意图。 具体实施方式 。
10、0011 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。 0012 如图 1 所示， 本发明一种两自由度柔性微角位移压电作动平台， 包括底座 2 以及 通过刚性支撑4固定连接连于底座2上的带有双轴柔性铰链3的微角摆平台1， 还包括分布 于微角摆平台 1 和底座 2 间的与微角摆平台 1 下表面相接触并固连于底座 2 上的第一柔性 位移放大机构 5、 第二柔性位移放大机构 6、 第三柔性位移放大机构 7 和第四柔性位移放大 机构8， 所述第一柔性位移放大机构5和第二柔性位移放大机构6相对布置并具有相同的形 状和尺寸， 组成第一作动器组13， 所述第三柔性位移放大机构7和第四柔性位移放大机构。
11、8 也相对布置并具有相同的形状和尺寸， 且与第一柔性位移放大机构 5 和第二柔性位移放大 机构 6 垂直交错分布， 第三柔性位移放大机构 7 和第四柔性位移放大机构 8 组成第二作动 器组14， 第一作动器组13和第二作动器组14的工作面相互垂直， 在所述第一柔性位移放大 机构 5、 第二柔性位移放大机构 6、 第三柔性位移放大机构 7 和第四柔性位移放大机构 8 内 部分别安装有第一压电堆 9、 第二压电堆 10、 第三压电堆 11 和第四压电堆 12。 0013 如图2所示， 为微角摆平台的结构示意图， 包括平台1， 平台1下带有双轴柔性铰链 3， 双轴柔性铰链 3 下固定有刚性支撑 4。。
12、上述结构采取精密慢走丝线切割起床一体加工而 成。 0014 如图 3 所示， 为位移放大机构及置于其内的压电堆的结构示意图。如图 3A 所示位 移放大机构5采用精密慢走丝线切割起床一体加工而成， 压电堆9位于其内部， 并固定于位 移放大机构 5 长轴两端。如图 3B 所示位移放大机构 7 采用精密慢走丝线切割起床一体加 工而成， 压电堆 11 位于其内部， 并固定于位移放大机构 7 长轴两端。 0015 本发明的工作原理为 ： 当施加在第一压电堆 9 上的电压增加时， 将导致第一压电 堆 9 伸长， 从而使得第一柔性位移放大机构 5 沿 X 轴方向的长度增加， 该位移被第一柔性位 移放大机构 。
13、5 放大后沿 Y 轴方向输出。反之， 当施加在第 一压电堆 9 上的电压减小时， 将 导致第一压电堆 9 缩短， 在弹性回复力的作用下， 第一柔性位移放大机构 5 沿 Y 轴方向的长 度减小， 该位移被第一柔性位移放大机构 5 放大后沿 Y 轴方向输出。 0016 工作时， 第一柔性位移放大机构5、 第一压电堆9与第二柔性位移放大机构6、 第二 压电堆 10， 共同组成第一作动器组 13， 以差动方式工作， 即使得一个压电堆伸长， 另一个压 电堆等量缩短， 从而导致一个柔性位移放大机构输出正向位移， 另一个柔性位移放大机构 输出负向并与之等量的位移， 从而推动微角摆平台 1 在第一作动器组 13 的工作面内， 以双 轴柔性铰链 3 为中心产生偏转角。 0017 第二作动器组 14 的工作原理与第一作动器组 13 的工作原理相同。推动微角摆平 台 1 在其工作面内， 以双轴柔性铰链 3 为中心产生偏转角。 说 明 书 CN 103177774 A 4 1/3 页 5 图 1 说 明 书 附 图 CN 103177774 A 5 2/3 页 6 图 2 说 明 书 附 图 CN 103177774 A 6 3/3 页 7 图 3 说 明 书 附 图 CN 103177774 A 7 。