本實(shí)用新型涉及電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，更具體的涉及一種單驅(qū)動(dòng)剛?cè)狁詈暇苓\(yùn)動(dòng)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

高速精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在半導(dǎo)體封裝等領(lǐng)域中被廣泛使用。高速精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中運(yùn)動(dòng)副之間表面粗糙度的不確定變化會(huì)導(dǎo)致摩擦阻力的幅值不確定變化。而在運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的啟動(dòng)、停止和微進(jìn)給過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的速度相對(duì)較低，上述摩擦阻力的幅值波動(dòng)容易導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)平臺(tái)出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象。在閉環(huán)控制系統(tǒng)作用下，驅(qū)動(dòng)器將會(huì)通過(guò)增大驅(qū)動(dòng)力的方式來(lái)克服摩擦阻力，補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)平臺(tái)定位誤差。在上述補(bǔ)償過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)將經(jīng)歷頻繁的“靜止→運(yùn)動(dòng)”狀態(tài)切換。在“靜止→運(yùn)動(dòng)”過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)副之間的摩擦阻力會(huì)經(jīng)歷“靜摩擦力→動(dòng)摩擦力”的狀態(tài)切換，而靜摩擦系數(shù)與動(dòng)摩擦系數(shù)之間的差異會(huì)導(dǎo)致上述狀態(tài)切換瞬間的加速度突變，造成運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在最終定位位置附近的“抖動(dòng)”，影響定位精度。

如何降低在啟動(dòng)、停止和微進(jìn)給過(guò)程中由于摩擦狀態(tài)切換造成的定位誤差影響是影響高速精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái)執(zhí)行精度的重要問(wèn)題。針對(duì)上述問(wèn)題，目前存在如下解決方案：

1.建立精確的摩擦力模型，采用運(yùn)動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)力補(bǔ)償?shù)姆绞健?/p>

2.采用無(wú)摩擦或低摩擦的運(yùn)動(dòng)副設(shè)計(jì)，例如采用氣浮軸承、磁懸浮軸承或微進(jìn)給平臺(tái)的柔性鉸鏈等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

由于運(yùn)動(dòng)副之間的接觸面微觀特性差異與制造誤差等因素，很難建立高度精確的摩擦力模型，導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中需要采用復(fù)雜的補(bǔ)償控制方法。

氣浮軸承或磁懸浮軸承等低摩擦運(yùn)動(dòng)副的實(shí)施成本較高，限制了其使用范圍。柔性鉸鏈作為一種無(wú)外摩擦運(yùn)動(dòng)副，依靠彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)高精度的運(yùn)動(dòng)。由于工作原理的限制，柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)副主要適用于微小行程的運(yùn)動(dòng)。 在大行程運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合中，柔性鉸鏈往往會(huì)與摩擦運(yùn)動(dòng)副配合使用，組成宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)大行程高精度的運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而對(duì)大范圍運(yùn)動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償。

專利201410696217.0提出了一種直線電機(jī)共定子雙驅(qū)動(dòng)宏微一體化高速精密運(yùn)動(dòng)一維平臺(tái)。所提出的宏微運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的宏動(dòng)外框架和微動(dòng)平臺(tái)分別與兩組直線電機(jī)動(dòng)子連接。其中宏動(dòng)外框架與微動(dòng)平臺(tái)之間通過(guò)柔性鉸鏈連接，所述宏動(dòng)外框架在對(duì)應(yīng)直線電機(jī)動(dòng)子的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)大行程的宏運(yùn)動(dòng)，所述微動(dòng)平臺(tái)在對(duì)應(yīng)的直線電機(jī)動(dòng)子的驅(qū)動(dòng)下來(lái)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償上述宏運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)偏差。利用上述宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)原理來(lái)實(shí)現(xiàn)大行程高精度的運(yùn)動(dòng)。由于所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中微動(dòng)平臺(tái)采用了無(wú)摩擦的柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)副設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了定位過(guò)程中的連續(xù)位移變化。專利201410696217.0所提出的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)存在的主要缺點(diǎn)有：(1)由于采用了宏微復(fù)合控制，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的宏動(dòng)平臺(tái)和微動(dòng)平臺(tái)分別需要各自的驅(qū)動(dòng)器及位移傳感器來(lái)組成反饋系統(tǒng)，成本較高；(2)控制系統(tǒng)中需要考慮宏運(yùn)動(dòng)和微運(yùn)動(dòng)的切換控制，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜；(3)平臺(tái)中運(yùn)動(dòng)部分的質(zhì)量較大，不利于在高加速等大慣性影響的場(chǎng)合中使用；(4)宏動(dòng)平臺(tái)的反饋控制系統(tǒng)仍要考慮定位階段的摩擦狀態(tài)影響，以確保定位過(guò)程中宏動(dòng)平臺(tái)的位移偏差小于柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)副的極限變形范圍。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的是實(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)平臺(tái)的簡(jiǎn)化控制和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，具體來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型提供了一種單驅(qū)動(dòng)剛?cè)狁詈暇苓\(yùn)動(dòng)平臺(tái)。本實(shí)用新型提供的單驅(qū)動(dòng)剛?cè)狁詈暇苓\(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括機(jī)座、直線導(dǎo)軌、剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)平臺(tái)、直線驅(qū)動(dòng)器及位移傳感器，其中剛?cè)狁詈掀脚_(tái)包括剛性框架、柔性鉸鏈和核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；

所述剛?cè)狁詈掀脚_(tái)的核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過(guò)柔性鉸鏈與所述剛性框架連接；

所述剛?cè)狁詈掀脚_(tái)的核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與直線驅(qū)動(dòng)器連接，所述剛性框架通過(guò)導(dǎo)軌滑塊與固定在所述機(jī)座上的所述直線導(dǎo)軌連接，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在所述直線驅(qū)動(dòng)器作用下帶動(dòng)所述柔性鉸鏈彈性變形，并通過(guò)柔性鉸鏈帶動(dòng)所述剛性框架在所述直線導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向上自由運(yùn)動(dòng)；

所述位移傳感器與所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)連接，用于測(cè)量核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在運(yùn)動(dòng)方向上的位移。

優(yōu)選地，所述直線驅(qū)動(dòng)器為音圈電機(jī)或直線電機(jī)。

優(yōu)選地，在所述剛?cè)狁詈掀脚_(tái)的剛性框架與核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)間設(shè)置有限位裝置和阻尼器。

優(yōu)選地，剛?cè)狁詈掀脚_(tái)的所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與所述剛性框架之間的柔性鉸鏈為對(duì)稱布置。

優(yōu)選地，所述剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)平臺(tái)為一體式加工制造。

優(yōu)選地，所述柔性鉸鏈為直梁型或切口型柔性鉸鏈。

本實(shí)用新型的有益效果：

1)采用無(wú)摩擦柔性鉸鏈運(yùn)動(dòng)副來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度連續(xù)變化位移，避免了低速工況下運(yùn)動(dòng)副摩擦狀態(tài)切換導(dǎo)致加速度突變導(dǎo)致的位移“抖動(dòng)”。

2)采用了剛?cè)狁詈系倪\(yùn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)計(jì)，所使用的柔性鉸鏈可以依靠自身彈性變形主動(dòng)適應(yīng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副的摩擦力變化，避免了運(yùn)動(dòng)副摩擦狀態(tài)切換導(dǎo)致的“爬行”對(duì)連續(xù)位移定位的影響，有利于實(shí)現(xiàn)更高的定位精度。

3)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用了單驅(qū)動(dòng)閉環(huán)控制系統(tǒng)，所采用的驅(qū)動(dòng)器和傳感器都連接在所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)上，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，可靠性更高。

4)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)采用較為緊湊的設(shè)計(jì)，相對(duì)于宏微復(fù)合運(yùn)動(dòng)平臺(tái)而言可以實(shí)現(xiàn)更小的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，更有利于在高加速等場(chǎng)合中的應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述剛?cè)狁詈线\(yùn)動(dòng)平臺(tái)的工作原理示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的實(shí)施例A示意圖；

圖3A及圖3B為本實(shí)用新型的實(shí)施例A局部剖切放大示意圖；

圖4A及圖4B為本實(shí)用新型的實(shí)施例A前剖視圖及局部放大圖；

圖5為本實(shí)用新型的實(shí)施例B示意圖；

圖6A及圖6B為本實(shí)用新型的實(shí)施例B局部剖切放大示意圖；

圖7A及圖7B為本實(shí)用新型的實(shí)施例B前剖視圖及局部放大圖；

圖8為本實(shí)用新型的實(shí)施例C示意圖；

圖9為本實(shí)用新型的實(shí)施例C局部剖切放大示意圖；

圖10為本實(shí)用新型的1um精密微進(jìn)給實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖；

圖11為本實(shí)用新型的100mm的快速定位實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線圖；

序號(hào)說(shuō)明：

直線導(dǎo)軌1、剛性框架201、核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)202、柔性鉸鏈203、阻尼器3；

直線導(dǎo)軌A101、直線導(dǎo)軌滑塊A102、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)剛性框架A201、核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202、柔性鉸鏈A203、阻尼裝置A3、機(jī)座A4、直線電機(jī)動(dòng)子A501、直線電機(jī)定子A502、光柵位移傳感器A6、直線軸承襯套A701、光軸A702；

直線導(dǎo)軌B101、直線導(dǎo)軌滑塊B102、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)剛性框架B201、核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202、柔性鉸鏈B203、阻尼裝置B3、機(jī)座B4、直線電機(jī)動(dòng)子B501、直線電機(jī)定子B502、光柵位移傳感器B6、磁性塊I B701、磁性塊II B702；

交叉滾子直線導(dǎo)軌C1、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)剛性框架C201、核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202、柔性鉸鏈C203、動(dòng)子連接件C301、機(jī)座C4、防撞塊C6、音圈電機(jī)動(dòng)子C501、音圈電機(jī)定子C502、光柵位移傳感器C7、阻尼裝置C8。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。

本實(shí)用新型所提出的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)實(shí)施例A如下：

如圖1至圖3B所示，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要由機(jī)座A4、直線導(dǎo)軌A101、導(dǎo)軌滑塊A102、剛性框架A201、核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202、柔性鉸鏈A203、光柵位移傳感器A6及直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等組成。其中，剛性框架A201與核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202之間通過(guò)柔性鉸鏈A203運(yùn)動(dòng)副連接，剛性框架A201通過(guò)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副與機(jī)座A4連接。

所述直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由直線電機(jī)動(dòng)子A501及直線電機(jī)定子A502組成。其中，直線電機(jī)動(dòng)子A501與所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202連接，所述直線電機(jī)動(dòng)子A501可以在電磁力作用下對(duì)核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202施加驅(qū)動(dòng)力。所述驅(qū)動(dòng)力 可以使柔性鉸鏈A203發(fā)生彈性變形，并進(jìn)而使所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202產(chǎn)生沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向的直線位移。所述柔性鉸鏈A203的彈性變形反作用力可以用于克服所述剛性框架A201所連接的直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副間的摩擦力，當(dāng)柔性鉸鏈A203的彈性變形發(fā)作用力大于所述直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副之間的靜摩擦力等阻力時(shí)，所述剛性框架A201將由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202的位移可以分為兩種情況：a.當(dāng)柔性鉸鏈A203的彈性變形力小于所述運(yùn)動(dòng)副的靜摩擦力等阻力時(shí)，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202的位移為所述柔性鉸鏈A203運(yùn)動(dòng)副的彈性變形量；b.當(dāng)柔性鉸鏈A203的彈性變形力大于所述運(yùn)動(dòng)副的靜摩擦力等阻力時(shí)，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)(A202)的位移為所述柔性鉸鏈A203運(yùn)動(dòng)副的彈性變形量與所述剛性框架A201的剛性位移的疊加。當(dāng)所述直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在上述情況a與b之間切換時(shí)，所述直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副靜摩擦系數(shù)與動(dòng)摩擦系數(shù)之間的差異導(dǎo)致阻力突變，產(chǎn)生對(duì)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的剛性沖擊，并導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副的摩擦“爬行”。所述柔性鉸鏈A203可以依靠自身的彈性變形主動(dòng)適應(yīng)上述由運(yùn)動(dòng)副摩擦狀態(tài)切換導(dǎo)致的摩擦阻力突變，緩解摩擦阻力突變對(duì)所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202的剛性沖擊。在上述任意情況下，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202都可以依靠柔性鉸鏈A203的彈性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)位移變化，規(guī)避摩擦“爬行”情況對(duì)運(yùn)動(dòng)定位精度的影響。

所述光柵位移傳感器A6與所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202連接，可以實(shí)時(shí)測(cè)量所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202在任意情況下的位移。所述光柵位移傳感器A6的位移測(cè)量可以作為反饋環(huán)節(jié)與直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202的高精度運(yùn)動(dòng)定位。

當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于高加速度等情況時(shí)，所述直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202作用在所述柔性鉸鏈A203驅(qū)動(dòng)力容易導(dǎo)致所述柔性鉸鏈A203的變形量超出極限彈性變形量。當(dāng)所述柔性鉸鏈A203的彈性變形量超出極限時(shí)，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202將與所述剛性框架A201發(fā)生接觸，并構(gòu)成整體剛性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。在所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202與所述剛性框架A201之間設(shè)置有阻尼裝置A3，用于緩解所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202將與所述剛性框架A201的接觸沖擊力。

如圖3A、圖3B及圖4A、圖4B所示，為提高所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202的承載能力，在所述剛性框架A201與所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202之間設(shè)置有直線軸承單元。其中，在剛性框架A201的兩支撐端之間設(shè)置有光軸A702，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202上安裝有直線軸承襯套A701。所述直線軸承襯套A701的運(yùn)動(dòng)自由度限制在所述光軸A702長(zhǎng)度方向。安裝在所述剛性框架A201上的光軸 A702與安裝在所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202上的直線軸承襯套A701共同構(gòu)成剛度增強(qiáng)單元，用于提高所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)A202的承載能力。

本實(shí)用新型所提出的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)實(shí)施例B如下：

如圖5和圖6A、圖6B所示，實(shí)施例B中的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)原理與實(shí)施例B相同。運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要由機(jī)座B4、直線導(dǎo)軌B101、導(dǎo)軌滑塊B102、剛性框架B201、核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202、柔性鉸鏈B203、光柵位移傳感器B6及直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等組成。其中，剛性框架B201與核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202之間通過(guò)柔性鉸鏈B203運(yùn)動(dòng)副連接，剛性框架B201通過(guò)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副與機(jī)座B4連接。所述直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由直線電機(jī)動(dòng)子B501及直線電機(jī)定子B502組成。其中，直線電機(jī)動(dòng)子B501與所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202連接，所述直線電機(jī)動(dòng)子B501可以在電磁力作用下對(duì)核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202施加驅(qū)動(dòng)力。在所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202與所述剛性框架B201之間設(shè)置有阻尼裝置B3，用于緩解所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202將與所述剛性框架B201的接觸沖擊力。

相對(duì)于實(shí)施例A，實(shí)施例B的主要變化點(diǎn)在于進(jìn)一步改進(jìn)了實(shí)施例A中提高所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)承載能力所采用的剛度增強(qiáng)單元設(shè)計(jì)。

如圖6A、圖6B和圖7A、圖7B所示，所述剛性框架B201上設(shè)置有磁性塊II B702，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202上設(shè)置有磁性塊I B701。所述磁性塊II B702在平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終位于所述磁性塊I B701中間。所述磁性塊II B702與所述磁性塊I B701的上部相對(duì)面上采用相同的磁極極性，所述磁性塊II B702與所述磁性塊I B701的下部相對(duì)面上也采用相同的磁極極性。利用上述磁極布置方式，所述磁性塊II B702將被所述磁性塊I B701導(dǎo)致的磁性斥力約束在所述磁性塊II B702之間，并進(jìn)而提高所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)B202的承載能力。所述磁性塊II B702與磁性塊I B701共同構(gòu)成非接觸式的剛度增強(qiáng)單元。

本實(shí)用新型所提出的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)實(shí)施例C如下：

如圖8和圖9所示，運(yùn)動(dòng)平臺(tái)主要由機(jī)座C401、交叉滾子直線導(dǎo)軌C1、剛性框架C201、核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202、柔性鉸鏈C203、光柵位移傳感器C7、音圈電機(jī)等組成。其中，剛性框架C201與核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202之間通過(guò)柔性 鉸鏈C203運(yùn)動(dòng)副連接，剛性框架C201通過(guò)直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副與機(jī)座C401連接。

所述音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由音圈電機(jī)動(dòng)子C501及直音圈電機(jī)定子C502組成。其中，音圈電機(jī)動(dòng)子C501通過(guò)動(dòng)子連接件C3與所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202連接。所述音圈電機(jī)動(dòng)子C501可以在電磁力作用下對(duì)核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202施加驅(qū)動(dòng)力。所述驅(qū)動(dòng)力可以使柔性鉸鏈C203發(fā)生彈性變形，并進(jìn)而使所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202產(chǎn)生沿導(dǎo)軌長(zhǎng)度方向的直線位移。所述柔性鉸鏈C203的彈性變形反作用力可以用于克服所述剛性框架A201所連接的直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副間的摩擦力，當(dāng)柔性鉸鏈C203的彈性變形發(fā)作用力大于所述直線導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副之間的靜摩擦力等阻力時(shí)，所述剛性框架C201將由靜止?fàn)顟B(tài)轉(zhuǎn)為運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202的位移情況可分為與實(shí)施例A相同的兩種情況，所采用的規(guī)避摩擦“爬行”影響的方法也與實(shí)施例A相同。

所述光柵位移傳感器C7與所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202連接，可以實(shí)時(shí)測(cè)量所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202在任意情況下的位移。所述光柵位移傳感器C7的位移測(cè)量可以作為反饋環(huán)節(jié)與音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)器等形成閉環(huán)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202的高精度運(yùn)動(dòng)定位。

當(dāng)所述運(yùn)動(dòng)平臺(tái)處于高加速度等情況時(shí)，所述音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過(guò)所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202作用在所述柔性鉸鏈C203驅(qū)動(dòng)力容易導(dǎo)致所述柔性鉸鏈C203的變形量超出極限彈性變形量。當(dāng)所述柔性鉸鏈C203的彈性變形量超出極限時(shí)，所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202將與所述剛性框架C201發(fā)生接觸，并構(gòu)成整體剛性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。在所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202與所述剛性框架C201之間設(shè)置有阻尼裝置C8，用于緩解所述核心運(yùn)動(dòng)平臺(tái)C202將與所述剛性框架C201的接觸沖擊力。

為了說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施效果，給出了1um微位移進(jìn)給和100mm快速定位兩個(gè)案例。比較了普通平臺(tái)(靜摩擦系數(shù)0.2,動(dòng)摩擦系數(shù)0.15)，本實(shí)施案例的低摩擦(摩擦系數(shù)是普通平臺(tái)的1/10)和無(wú)摩擦方案。

表1精密微進(jìn)給(1um)運(yùn)動(dòng)精度比較

從表1可以看到，在精密微進(jìn)給時(shí)，由于摩擦作用，普通平臺(tái)的實(shí)際位移只有0.44484um，與目標(biāo)偏差為-56.616％。采用本實(shí)用新型低摩擦剛彈耦合宏微復(fù)合平臺(tái)，核心平臺(tái)彈性變形位移為0.92547um，與目標(biāo)的偏差為-7.453％，剛性框架的位移僅為0.05071um。采用本實(shí)用新型無(wú)摩擦剛彈耦合宏微復(fù)合平臺(tái)，核心平臺(tái)彈性變形位移為0.98611um，與目標(biāo)的偏差為-1.389％，剛性框架的位移僅為0.010593um。

可以看到，在精密微進(jìn)給時(shí)，由于摩擦作用，產(chǎn)生很大的定位誤差。而通過(guò)本方案的剛彈運(yùn)動(dòng)耦合，低摩擦或無(wú)摩擦的彈性變形產(chǎn)生微小位移，實(shí)現(xiàn)精密微進(jìn)給。

圖11.a所示為行程100mm的快速定位案例。由于摩擦，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力很小時(shí)，滑塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，直到驅(qū)動(dòng)力大于靜摩擦，才開(kāi)始運(yùn)動(dòng)(圖11.b)。在制動(dòng)過(guò)程中，驅(qū)動(dòng)力先作用到核心平臺(tái)上，降低平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度，再通過(guò)柔性鉸鏈作用到剛性框架上，因此核心平臺(tái)先于剛性框架制動(dòng)。當(dāng)剛性框架速度接近0時(shí)，進(jìn)入摩擦四驅(qū)，這時(shí)候，核心平臺(tái)通過(guò)柔性鉸鏈變形的微進(jìn)給完成誤差補(bǔ)償(圖11.c)。

表2 100mm行程定位精度比較

從表2可以看到，對(duì)于有摩擦普通平臺(tái)，靜態(tài)位置為99.9968mm，誤差-0.0032％。通過(guò)低摩擦彈性變形復(fù)合后，定位精度達(dá)到99.9992mm，誤差-0.0008％。當(dāng)彈性補(bǔ)償無(wú)摩擦?xí)r，實(shí)際位移99.9996，相對(duì)誤差-0.0004％，定位精度亞微米級(jí)。

綜上所述，由于核心平臺(tái)通過(guò)柔性鉸鏈與剛性框架連接，當(dāng)驅(qū)動(dòng)力不足于克服摩擦?xí)r，核心平臺(tái)通過(guò)柔性鉸鏈發(fā)生變形，產(chǎn)生位移，因而實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。當(dāng)高速運(yùn)行時(shí)至停止時(shí)，速度降低，驅(qū)動(dòng)力也隨之降低，又出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)力小于靜摩擦的情況，此時(shí)，核心平臺(tái)繼續(xù)通過(guò)柔性鉸鏈變形實(shí)現(xiàn)位移。整 個(gè)過(guò)程不需要算法切換，控制簡(jiǎn)單。

以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種單驅(qū)動(dòng)剛?cè)狁詈暇苓\(yùn)動(dòng)平臺(tái)、實(shí)現(xiàn)方法及其應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。