懸置式多自由度柔性精密定位平臺設(shè)計與實驗研究.pdf

1、全柔順臺式微/納裝備，是利用超高精度的壓電陶瓷驅(qū)動器及其控制系統(tǒng)、無機械間隙的微/納傳動平臺，可適用于超精密加工、微/納檢測、微裝配和微調(diào)整、微機器人等領(lǐng)域，用于實現(xiàn)微納米級定位與傳動的微型裝備。懸置式微/納裝備由全柔順微/納傳動及定位平臺、機體外框及監(jiān)測控制系統(tǒng)等組合而成，在眾多高精密場合具有潛在的研究意義和實用價值。通過控制壓電陶瓷的電壓量，壓電陶瓷驅(qū)動的微/納傳動平臺可實現(xiàn)多自由度、高精度的傳動及定位，其在醫(yī)學(xué)、航空航天、微裝配、

2、微機器人等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景
　　本文依托于重慶大學(xué)機械傳動國家重點實驗室自主項目及上海市空間飛行器機構(gòu)重點實驗室開放課題，以在多自由度上實現(xiàn)運動定位為設(shè)計目標(biāo)，創(chuàng)新設(shè)計了五自由度懸置式定位平臺，并針對該平臺開展了結(jié)構(gòu)設(shè)計、靜態(tài)分析、位移耦合分析、加工及實驗等研究。本文的研究內(nèi)容主要包括：
　　研究了柔性機構(gòu)的工作原理，基于柔順機構(gòu)學(xué)，對比分析了驅(qū)動元件、柔性鉸鏈、放大機構(gòu)等柔性部件，應(yīng)用現(xiàn)代設(shè)計理論設(shè)計了多自由度高精度

3、傳動懸置式定位平臺的結(jié)構(gòu)。
　　基于材料力學(xué)，偽剛體理論和虛功原理等理論分析了懸置式定位平臺的工作原理及系統(tǒng)的輸入/輸出關(guān)系，建立了精密平臺的運動模型；應(yīng)用卡氏第二定理，對懸置式定位平臺進(jìn)行靜力學(xué)分析，推導(dǎo)了定位平臺放大機構(gòu)的輸入/輸出剛度、各自由度移動剛度以及平臺整體剛度方程，分析得到了平臺的靜態(tài)特性。
　　建立了平臺的三維實體模型，運用有限元仿真的方法對平臺進(jìn)行靜態(tài)分析，驗證了理論模型的正確性，研究了平臺單自由度與多自由

4、度的運動規(guī)律，基于理論力學(xué)，機械原理等理論分析了平臺單自由度運動與多自由度聯(lián)動位移耦合的特性，并運用有限元進(jìn)行了位移耦合仿真。
　　探索了針對整體式加工的電火花線切割和快速成型兩種方法的優(yōu)劣，采用整體式電火花線切割加工方法進(jìn)行加工。運用傳統(tǒng)切削加工和線切割加工的方法，解決了復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體加工難加工的問題，加工制造得到了懸置式定位平臺樣機。
　　針對加工成形的平臺，進(jìn)行實際實驗。分別研究了平臺樣機五個自由度的獨立運動性能，基于誤