一種大行程三自由度微操作機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種微操作機器人，具體是一種大行程三自由度微操作機器人，屬于微電子機械系統(MEMS )技術領域。
【背景技術】
[0002]精密微操作機器人在光電子工程、生命科學、半導體制造與檢測、航空航天、精密加工等高科技領域中具有廣闊的應用前景，為了獲得微米甚至亞納米級的定位分辨率，傳統鉸鏈已被無間隙、無摩擦、無需潤滑、無沖擊的柔性鉸鏈所取代，并聯機構具有結構緊湊、運動鏈短、剛度高和承載能力大等優點，因此是微操作機器人的優選構型。
[0003]目前，國內的哈爾濱工業大學、北京航空航天大學、燕山大學、華南農業大學等高校，國外的韓國先進科技學院、國立首爾大學等高校，研制出了一系列三自由度柔性并聯微操作機器人，但這些微操作機器人存在空間結構復雜，整塊加工制造難度大，各運動自由度不解耦及行程小等問題。
【發明內容】
[0004]針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種大行程三自由度微操作機器人，其能夠精密平穩的實現兩個空間微轉動及一個微平動，具有結構簡單、易于整塊加工制造、運動解耦及大行程等優點。
[0005]為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種大行程三自由度微操作機器人，它包括:
底部基座、上部動平臺以及連接兩者三條結構相同的平面運動支鏈；
所述每條平面運動支鏈中的曲線軸柔性鉸鏈上端與動平臺連接，下端與中部輸出桿連接;
所述輸出桿左側通過平行四桿機構I與左輸入桿連接、右側通過平行四桿機構II與右輸入桿連接，左輸入桿右側通過平行四桿機構III與中部固定桿連接，右輸入桿左側通過平行四桿機構IV與中部的固定桿連接，所述固定桿與基座相連；
其中，位于平面運動支鏈中心位置的微位移驅動器的左、右兩端分別與左輸入桿、右輸入桿連接。
[0006]所述的平行四桿機構1、平行四桿機構I1、平行四桿機構III以及平行四桿機構IV結構完全相同；
均含有兩條相同的桿鏈，桿鏈含有單軸柔性鉸鏈1、單軸柔性鉸鏈II和連于兩者之間的曲柄；
所述單軸柔性鉸鏈I的旋轉軸與單軸柔性鉸鏈II的旋轉軸平行但不重合且垂直于曲線軸柔性鉸鏈的曲線軸所在平面；
其中，所述平行四桿機構I與平行四桿機構II水平對稱分布，平行四桿機構III與平行四桿機構IV水平對稱分布，平行四桿機構I與平行四桿機構III垂直對稱分布，平行四桿機構II與平行四桿機構IV垂直對稱分布，從而構成平面橋式機構，獲得高位移放大比、實現動平臺的大行程動作。
[0007]三條結構相同的平面運動支鏈以并聯形式連于動平臺與基座之間，三條結構相同的平面運動支鏈兩兩之間相互成120°夾角分布呈閉合三角形狀態。
[0008]本發明為整體加工成型的非組裝件。
[0009]所述平面運動支鏈為一次切割的一體成型結構。
[0010]與現有的三自由度微操作機器人相比:本發明能夠精密平穩的實現兩個空間微轉動及一個微平動；
并且采用了曲線軸柔性鉸鏈:既能保證機構的空間三維微運動，又能實現各平面運動支鏈的一次加工制造；
多個平行四桿機構組合形成橋式機構可將微位移驅動器的輸入位移放大約十倍，且三條支鏈可緊湊布置，使得微操作機器人具有結構簡單、易于整塊加工制造、運動解耦及大行程等優點，可廣泛應用在光電子工程、生命科學、半導體制造與檢測、航空航天、精密加工等高科技領域中。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明結構整體結構示意圖；
圖2是本發明結構右視圖；
圖3是任意平行四桿機構的結構示意圖。
[0012]圖中:1、基座，2、動平臺，3、平面運動支鏈，4、曲線軸柔性鉸鏈，5、輸出桿，6、平行四桿機構I，7、平行四桿機構11，8、平行四桿機構111，9、平行四桿機構IV，10、左輸入桿，11、右輸入桿，12、固定桿，13、微位移驅動器，14、單軸柔性鉸鏈I，15、單軸柔性鉸鏈II，16、曲柄，17、桿鏈。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明作進一步說明。
[0014]其中，本發明以附圖2為基準，附圖2的左、右、上、下、中心為本發明的左、右、上、下、中心。應注意到的是:除非另外具體說明，否則本實施例中闡述的部件的相對布置、數值等不限于本發明的范圍。
[0015]本發明為一種大行程三自由度微操作機器人，它包括:
如圖1所示，底部基座1、上部動平臺2以及連接兩者三條結構相同的平面運動支鏈3 ;其中，所述三條結構相同的平面運動支鏈3以并聯形式連于動平臺2與基座I之間，三條結構相同的平面運動支鏈3兩兩之間相互成120°夾角分布呈閉合三角形狀態；
所述每條平面運動支鏈3中的曲線軸柔性鉸鏈4上端與動平臺2連接，下端與中部輸出桿5連接；
所述輸出桿5左側通過平行四桿機構I 6與左輸入桿10連接、右側通過平行四桿機構
II7與右輸入桿11連接，左輸入桿10右側通過平行四桿機構III 8與中部固定桿12連接，右輸入桿11左側通過平行四桿機構IV 9與中部的固定桿12連接，所述固定桿12與基座I相連； 其中，位于平面運動支鏈3中心位置的微位移驅動器13的左、右兩端分別與左輸入桿
10、右輸入桿11連接。
[0016]其中，平行四桿機構I 6、平行四桿機構II 7、平行四桿機構III8以及平行四桿機構IV 9結構完全相同；
均含有兩條相同的桿鏈17，桿鏈17含有單軸柔性鉸鏈I 14、單軸柔性鉸鏈II 15和連于兩者之間的曲柄16 ；
所述單軸柔性鉸鏈I 14的旋轉軸與單軸柔性鉸鏈II 15的旋轉軸平行但不重合且垂直于曲線軸柔性鉸鏈4的曲線軸所在平面；因此單個平面運動支鏈3可