一种压电驱动六自由度柔顺定位系统及其控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114649976A(43)申请公布日2022.06.21(21)申请号202111411076.XH02N2/12(2006.01)(22)申请日2021.11.20H02N2/14(2006.01)H02N2/02(2006.01)(71)申请人散裂中子源科学中心H02N2/04(2006.01)地址523000广东省东莞市松山湖高新技H02N2/06(2006.01)术产业开发区总部二路2号光大数字家庭（推广名：光大we谷）一区1栋1号楼1316号房申请人中国矿业大学中国科学院高能物理研究所(72)发明人庄建崔旭杨雪锋张孟晨许虹李帅邓红桃(74)专利代理机构广东众达律师事务所44431专利代理师张雪华(51)Int.Cl.H02N2/10(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种压电驱动六自由度柔顺定位系统及其控制方法(57)摘要本发明公开了一种压电驱动六自由度柔顺定位系统，包括工控机，工控机电性连接有压电陶瓷控制器，压电陶瓷控制器与若干个压电陶瓷促动器电性连接，若干个压电陶瓷促动器设置于六自由度柔顺定位平台的底部，六自由度柔顺定位平台的四个边侧设置有驱动支链，位移检测挡块固定在柔顺定位平台上表面形心处，若干个电容位移传感器分别等距布设在位移检测挡块表面，且平行预留间隙。本方案柔顺定位平台采取模块化与对称设计，机构简单紧凑，采用电容传感器和倾角传感器反馈简单易用，闭环控制定位准确，适用于不同应用场合。CN114649976ACN114649976A权利要求书1/2页1.一种压电驱动六自由度柔顺定位系统，包括工控机，其特征在于，所述工控机电性连接有压电陶瓷控制器，压电陶瓷控制器与若干个压电陶瓷促动器电性连接，若干个压电陶瓷促动器设置于六自由度柔顺定位平台的底部，所述六自由度柔顺定位平台的四个边侧设置有柔顺定位台；位移检测挡块，所述位移检测挡块固定在柔顺定位平台上表面形心处，若干个所述电容位移传感器分别等距布设在位移检测挡块表面，且平行预留间隙；倾角传感器，所述倾角传感器均与柔顺定位台的顶部固定连接；敏感轴，所述电容位移传感器的底部设置有敏感轴，所述敏感轴的轴杆与六自由度柔顺定位平台的X、Y倾斜轴向保持平行。2.根据权利要求1所述的一种压电驱动六自由度柔顺定位系统，其特征在于：所述六自由度柔顺定位平台的顶部水平位置与柔顺定位台形心位于同一水平竖直线，所述六自由度柔顺定位平台的边侧设置有若干个驱动支链，且两两对称设置分别位于六自由度柔顺定位平台X、Y轴的正负方向，若干对所述驱动支链的底端与定位平台基座顶部固定连接。3.根据权利要求1所述的一种压电驱动六自由度柔顺定位系统，其特征在于：所述驱动支链顶端与动平台边角柔性连接，所述驱动支链侧面与动平台边缘平面重合。4.根据权利要求1所述的一种压电驱动六自由度柔顺定位系统，其特征在于：所述驱动支链形状呈倒Y形，所述驱动支链的三支链等间隔120°分布，且竖直支链顶端为圆形缺口型柔性球铰，所述驱动支链的两倾斜支链末端设置有轴线正交型虎克铰。5.根据权利要求1所述的一种压电驱动六自由度柔顺定位系统，其特征在于：所述六自由度柔顺定位平台的四个边角安装有定位安装孔。6.根据权利要求1所述的一种压电驱动六自由度柔顺定位系统，其特征在于：所述六自由度柔顺定位平台的顶部固定安装有单片机，所述压电陶瓷控制器通过单片机与外接电源电性连接，所述压电陶瓷促动器通过单片机与外接电源电性连接，所述电容位移传感器通过单片机与外接电源电性连接，所述倾角传感器通过单片机与外接电源电性连接。7.一种压电驱动六自由度柔顺定位控制方法，包括使用权利要求1‑6中任意一项所述的压电驱动六自由度柔顺定位系统，其特征在于，还包括：S1：位移检测；S2：环境追踪测试；S3：信号输送。8.根据权利要求7所述的一种压电驱动六自由度柔顺定位控制方法，其特征在于：所述S1步骤中位移检测，测量平台中心处位移，在柔顺定位平台上表面形心处安装位移检测挡块，与位移检测挡块三向表面平行非接触布置电容位移传感器，使用带弹簧垫片的螺钉将倾角传感器固定连接在柔顺定位平台上顶部，其敏感轴在使用分别与X、Y倾斜轴向保持平行不接触，便于监测平台横滚和俯仰角度。9.根据权利要求7所述的一种压电驱动六自由度柔顺定位控制方法，其特征在于：所述S2步骤中环境追踪测试，压电陶瓷促动器直接嵌套在Y形柔顺机构内部，便于在检测时，响应速度快，动态性能好，适合动态追踪与要求工作行程较小的场合，位移放大式支链，压电陶瓷促动器嵌套在桥式位移放大机构后再与Y形柔顺机构联接，凭借柔性铰链功能方向的变形产生与输入方向垂直的运动并实现运动放大。2CN114649976A权利要求书2/2页10.根据权利要