【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及微动平台，具体涉及一种压电移动平台及其参数优化方法。
技术介绍
1、二维压电移动平台是指利用压电驱动技术实现平台的两个方向的高精度的微小直线运动，常应用于一些需要极高精度的小距离位移的设备。
2、现有的压电移动平台，往往采用压电促动器和柔性结构配合，实现对平台x轴方向和y轴方向上的驱动。由于x轴方向上和y轴方向上的柔性结构均与平台连接，任一方向上的运动都会在平台和柔性结构的传递下，对另一方向上的运动造成影响，从而提升平台控制算法的复杂度。需要设计一种能对x轴方向和y轴方向上的运动进行解耦的压电移动平台结构。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种压电移动平台，能够对x轴方向和y轴方向上的运动进行解耦，使两个方向上的运动互不影响，降低控制算法复杂度。
2、为解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：一种压电移动平台，包括自上而下设置的顶板、中框和底板，所述顶板与所述中框固定连接，所述中框的内部的x轴方向上和y轴方向上分别对称设置有一对并联解耦机构，所述并联解耦机构包括两条平行设置的内梁和两个平行设置的外梁，x轴方向上的所述内梁和所述外梁沿x轴方向设置，y轴方向上的所述内梁和所述外梁沿y轴方向设置，所述内梁的两端分别通过柔性铰链与内外连接梁和促动器连接梁连接，所述外梁的一端与所述内外连接梁通过柔性铰链连接，所述外梁的另一端与所述中框通过柔性铰链连接，x轴方向上的其中一个所述促动器连接梁与x轴压电促动器的一端连接，
3、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：对称设置的并联解耦机构，使平台在x轴或y轴任一方向上运动时，另一方向上的运动会被对应的并联解耦机构的形变吸收，从而实现x轴方向和y轴方向上的运动的解耦，避免两个方向上的运动互相干扰，降低平台的控制难易度。
4、上述的压电移动平台，所述底板的x轴方向和y轴方向上均设置有柔性导向机构，所述柔性导向机构包括对称开设于所述底板x轴方向上或y轴方向上的第一导向槽，x轴方向上的所述第一导向槽沿y轴方向设置，y轴方向上的所述第一导向槽沿x轴方向设置，所述第一导向槽内的中部设置有用于与对应侧的所述促动器连接梁连接的连接块，所述连接块与所述第一导向槽长度方向上的两端通过柔性薄梁连接。
5、上述的压电移动平台，所述连接块与所述第一导向槽的两端均通过至少两条平行的所述柔性薄梁连接。
6、上述的压电移动平台，所述柔性导向机构还包括两条稳态梁，两条所述稳态梁分别设置于所述底板的x轴方向和y轴方向上，x轴方向上的所述稳态梁沿x轴方向设置，y轴方向的所述稳态梁沿y轴方向设置，所述稳态梁设置于开设于所述底板上的稳态槽内，所述稳态梁的一端与所述x轴压电促动器或所述y轴压电促动器对侧的所述连接块连接，所述稳态槽的一端与对应的所述第一导向槽连通，所述稳态槽的另一端与第二导向槽连通，所述第二导向槽与所述第一导向槽平行设置，所述稳态梁的另一端与所述第二导向槽长度方向上的两端通过柔性薄梁连接。
7、上述的压电移动平台，所述第二导向槽与所述第一导向槽的长度相同。
8、上述的压电移动平台，所述底板上设置至少有至少两个位移传感器，两个所述位移传感器分别用于检测所述中框相对所述底板在x轴方向和y轴方向上的位移。
9、上述的压电移动平台，所述位移传感器为激光位移传感器。
10、上述的压电移动平台，所述x轴压电促动器和所述y轴压电促动器与所述底板均通过促动器固定座连接，所述x轴压电促动器和所述y轴压电促动器与对应的所述固定座和所述促动器连接梁均过盈连接。
11、上述的压电移动平台，柔性铰链为单向缺口式柔性铰链。
12、一种上述的压电移动平台的参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
13、s1：根据载荷大小计算所需的并联解耦机构和柔性导向机构的刚度；
14、s2：根据所需的并联解耦机构和柔性导向机构的刚度，设计并联解耦机构和柔性导向机构的参数；
15、s3：采用多目标优化理论，对柔性导向机构的参数进行优化，优化模型如下式所示：
16、minf(x)＝[k1(x),k2(x),s(x)]xt
17、maxf(x)＝[k3(x)]xt
18、s.t.g(x)≥0.5
19、h(x)≥1.5
20、其中，x为并联解耦机构和柔性导向机构的参数矩阵，x＝{l1,l2,l3,t1,t2,w1,w2}t，l1为柔性薄梁的长度，l2为外梁长度，l3为内梁长度，t1为柔性薄梁厚度，t2为柔性铰链缺口处的厚度，w1为柔性薄梁的宽度，w2为柔性铰链的宽度，k1(x)、k2(x)和k3(x)分别为压电移动平台在x轴方向、y轴方向和z轴方向上的刚度，s(x)为并联解耦机构和柔性导向机构的等效应力，g(x)为压电移动平台的尺寸约束函数，h(x)为压电移动平台的安全系统约束函数。
21、下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
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1.一种压电移动平台，其特征在于，包括自上而下设置的顶板(100)、中框(200)和底板(300)，所述顶板(100)与所述中框(200)固定连接，所述中框(200)的内部的X轴方向上和Y轴方向上分别对称设置有一对并联解耦机构(210)，所述并联解耦机构(210)包括两条平行设置的内梁(211)和两个平行设置的外梁(212)，X轴方向上的所述内梁(211)和所述外梁(212)沿X轴方向设置，Y轴方向上的所述内梁(211)和所述外梁(212)沿Y轴方向设置，所述内梁(211)的两端分别通过柔性铰链(215)与内外连接梁(214)和促动器连接梁(213)连接，所述外梁(212)的一端与所述内外连接梁(214)通过柔性铰链(215)连接，所述外梁(212)的另一端与所述中框(200)通过柔性铰链(215)连接，X轴方向上的其中一个所述促动器连接梁(213)与X轴压电促动器(220)的一端连接，Y轴方向上的其中一个所述促动器连接梁(213)与Y轴压电促动器(230)的一端连接，所述X轴压电促动器(220)和所述Y轴压电促动器(230)的另一端与所述底板(300)连接，所述X轴压电促动器(
2.根据权利要求1所述的压电移动平台，其特征在于，所述底板(300)的X轴方向和Y轴方向上均设置有柔性导向机构(310)，所述柔性导向机构(310)包括对称开设于所述底板(300)X轴方向上或Y轴方向上的第一导向槽(311)，X轴方向上的所述第一导向槽(311)沿Y轴方向设置，Y轴方向上的所述第一导向槽(311)沿X轴方向设置，所述第一导向槽(311)内的中部设置有用于与对应侧的所述促动器连接梁(213)连接的连接块(312)，所述连接块(312)与所述第一导向槽(311)长度方向上的两端通过柔性薄梁(313)连接。
3.根据权利要求2所述的压电移动平台，其特征在于，所述连接块(312)与所述第一导向槽(311)的两端均通过至少两条平行的所述柔性薄梁(313)连接。
4.根据权利要求2所述的压电移动平台，其特征在于，所述柔性导向机构(310)还包括两条稳态梁(315)，两条所述稳态梁(315)分别设置于所述底板(300)的X轴方向和Y轴方向上，X轴方向上的所述稳态梁(315)沿X轴方向设置，Y轴方向的所述稳态梁(315)沿Y轴方向设置，所述稳态梁(315)设置于开设于所述底板(300)上的稳态槽(314)内，所述稳态梁(315)的一端与所述X轴压电促动器(220)或所述Y轴压电促动器(230)对侧的所述连接块(312)连接，所述稳态槽(314)的一端与对应的所述第一导向槽(311)连通，所述稳态槽(314)的另一端与第二导向槽(316)连通，所述第二导向槽(316)与所述第一导向槽(311)平行设置，所述稳态梁(315)的另一端与所述第二导向槽(316)长度方向上的两端通过柔性薄梁(313)连接。
5.根据权利要求4所述的压电移动平台，其特征在于，所述第二导向槽(316)与所述第一导向槽(311)的长度相同。
6.根据权利要求1所述的压电移动平台，其特征在于，所述底板(300)上设置至少有至少两个位移传感器(330)，两个所述位移传感器(330)分别用于检测所述中框(200)相对所述底板(300)在X轴方向和Y轴方向上的位移。
7.根据权利要求6所述的压电移动平台，其特征在于，所述位移传感器(330)为激光位移传感器。
8.根据权利要求1所述的压电移动平台，其特征在于，所述X轴压电促动器(220)和所述Y轴压电促动器(230)与所述底板(300)均通过促动器固定座(320)连接，所述X轴压电促动器(220)和所述Y轴压电促动器(230)与对应的所述固定座和所述促动器连接梁(213)均过盈连接。
9.根据权利要求1所述的压电移动平台，其特征在于，柔性铰链(215)为单向缺口式柔性铰链(215)。
10.一种根据权利要求1至9任一项所述的压电移动平台的参数优化方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种压电移动平台，其特征在于，包括自上而下设置的顶板(100)、中框(200)和底板(300)，所述顶板(100)与所述中框(200)固定连接，所述中框(200)的内部的x轴方向上和y轴方向上分别对称设置有一对并联解耦机构(210)，所述并联解耦机构(210)包括两条平行设置的内梁(211)和两个平行设置的外梁(212)，x轴方向上的所述内梁(211)和所述外梁(212)沿x轴方向设置，y轴方向上的所述内梁(211)和所述外梁(212)沿y轴方向设置，所述内梁(211)的两端分别通过柔性铰链(215)与内外连接梁(214)和促动器连接梁(213)连接，所述外梁(212)的一端与所述内外连接梁(214)通过柔性铰链(215)连接，所述外梁(212)的另一端与所述中框(200)通过柔性铰链(215)连接，x轴方向上的其中一个所述促动器连接梁(213)与x轴压电促动器(220)的一端连接，y轴方向上的其中一个所述促动器连接梁(213)与y轴压电促动器(230)的一端连接，所述x轴压电促动器(220)和所述y轴压电促动器(230)的另一端与所述底板(300)连接，所述x轴压电促动器(220)沿x轴方向设置，所述y轴压电促动器(230)沿y轴方向设置。
2.根据权利要求1所述的压电移动平台，其特征在于，所述底板(300)的x轴方向和y轴方向上均设置有柔性导向机构(310)，所述柔性导向机构(310)包括对称开设于所述底板(300)x轴方向上或y轴方向上的第一导向槽(311)，x轴方向上的所述第一导向槽(311)沿y轴方向设置，y轴方向上的所述第一导向槽(311)沿x轴方向设置，所述第一导向槽(311)内的中部设置有用于与对应侧的所述促动器连接梁(213)连接的连接块(312)，所述连接块(312)与所述第一导向槽(311)长度方向上的两端通过柔性薄梁(313)连接。
3.根据权利要求2所述的压电移动平台，其特征在于，所述连接块(312)与所述第一导向槽(311)的两端均通过至少两条平行的所述柔性薄梁(3...
【专利技术属性】
技术研发人员：张小智，王广玮，李欣治，张建雄，李腾飞，杨长州，
申请(专利权)人：珠海市华亚智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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