Y向驅(qū)動(dòng)器在Y向上的驅(qū)動(dòng)行程。第二放大桿1052的輸出端在Y向上的行程大于第二放大桿1052的輸入端在Y向上的行程，終端平臺(tái)102在Y向上的行程等于第二放大桿1052的輸出端在Y向上的行程。第二放大桿1052的輸出端在Y向上的行程與第二放大桿1052的輸入端在Y向上的行程之比等于第二放大桿1052的長度與第二放大桿1052的輸入端和第二放大桿1052的下端的距離之比(即第二放大桿1052的放大比)。
[0031]也就是說，由于第一放大桿1051的輸入力矩小于第一放大桿1051的輸出力矩，第二放大桿1052的輸入力矩小于第二放大桿1052的輸出力矩，因此第一放大桿1051和第二放大桿1052可以達(dá)到放大位移的功能。
[0032]下面參考圖1-圖8描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10的工作過程。當(dāng)該X向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102時(shí)，該X向驅(qū)動(dòng)器在X向上對(duì)第一放大桿1051施加作用力，以便驅(qū)動(dòng)第一放大桿1051轉(zhuǎn)動(dòng)。第一放大桿1051的輸出端通過第一 Z向柔性解耦件1041帶動(dòng)終端平臺(tái)102運(yùn)動(dòng)，第一放大桿1051將該X向驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)行程放大，以便增加終端平臺(tái)102在X向上的行程。此時(shí)，第一 Z向柔性解耦件1041不發(fā)生變形，但是第二 Z向柔性解耦件1042發(fā)生相應(yīng)的撓變形。
[0033]同理，當(dāng)該Y向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102時(shí)，該Y向驅(qū)動(dòng)器在Y向上對(duì)第二放大桿1052施加作用力，以便驅(qū)動(dòng)第二放大桿1052轉(zhuǎn)動(dòng)。第二放大桿1052的輸出端通過第二 Z向柔性解耦件1042帶動(dòng)終端平臺(tái)102運(yùn)動(dòng)，第二放大桿1052將該Y向驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)行程放大，以便增加終端平臺(tái)102在Y向上的行程。此時(shí)，第二 Z向柔性解耦件1042不發(fā)生變形，而第一 Z向柔性解耦件1041發(fā)生相應(yīng)的撓變形。
[0034]當(dāng)該X向驅(qū)動(dòng)器和該Y向驅(qū)動(dòng)器同時(shí)工作時(shí)(即該X向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102且該Y向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102)，在X向和Y向上分別產(chǎn)生上述運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)終端平臺(tái)102在平面(XOY平面)內(nèi)的自由運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，第一 Z向柔性解耦件1041和第二 Z向柔性解耦件1042均發(fā)生相應(yīng)的撓變形。
[0035]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10通過設(shè)置第一放大桿1051和第二放大桿1052，從而可以利用第一放大桿1051放大終端平臺(tái)102在X向上的行程且利用第二放大桿1052放大終端平臺(tái)102在Y向上的行程。由此可以使大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10兼具厘米級(jí)大行程和納米級(jí)精度的優(yōu)點(diǎn)。
[0036]而且，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10通過設(shè)置第一 Z向柔性解耦件1041和第二 Z向柔性解耦件1042，從而可以利用第一 Z向柔性解耦件1041的撓變形來實(shí)現(xiàn)對(duì)終端平臺(tái)102的Y方向運(yùn)動(dòng)的解耦，且利用第二 Z向柔性解耦件1042的撓變形來實(shí)現(xiàn)對(duì)終端平臺(tái)102的X方向運(yùn)動(dòng)的解耦，由此可以實(shí)現(xiàn)終端平臺(tái)102的高精度運(yùn)動(dòng)。其中，第一 Z向柔性解耦件1041和第二 Z向柔性解耦件1042在任何運(yùn)動(dòng)點(diǎn)只承受拉應(yīng)力，從而避免了細(xì)長桿的受壓失穩(wěn)問題。其中，細(xì)長桿是指大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10的細(xì)長狀的部件。
[0037]此外，由于第一 Z向柔性解耦件1041和第二 Z向柔性解耦件1042沿Z向延伸，從而可以極大地減小大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10在XOY平面上的尺寸。
[0038]因此，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10具有平面尺寸小、運(yùn)動(dòng)精度高、運(yùn)動(dòng)行程大等優(yōu)點(diǎn)，且兼具厘米級(jí)大行程和納米級(jí)精度的優(yōu)點(diǎn)。
[0039]如圖1-圖6所示，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10包括基座101、終端平臺(tái)102、X向驅(qū)動(dòng)器、Y向驅(qū)動(dòng)器、第一 Z向柔性解耦件1041、第二 Z向柔性解耦件1042、第三Z向柔性解耦件1043、第四Z向柔性解耦件1044、第一放大桿1051、第二放大桿1052、第三放大桿1053、第四放大桿1054、第一連接件1061、L形的第二連接件1062、第三連接件1063、L形的第四連接件1064、第五連接件1065、L形的第六連接件1066、第七連接件1067和L形的第八連接件1068。
[0040]終端平臺(tái)102可以是平板狀。該X向驅(qū)動(dòng)器和該Y向驅(qū)動(dòng)器中的每一個(gè)都可以是音圈電機(jī)。
[0041]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖4和圖5所示，第三Z向柔性解耦件1043和第四Z向柔性解耦件1044中的每一個(gè)沿Z向延伸，第三Z向柔性解耦件1043的一端與終端平臺(tái)102相連，第四Z向柔性解耦件1044的一端與終端平臺(tái)102相連。第三放大桿1053的下端通過第三下柔性鉸鏈1096與基座101相連，第三放大桿1053的上端通過第三上柔性鉸鏈1095與第三Z向柔性解耦件1043相連。第四放大桿1054的下端通過第四下柔性鉸鏈1098與基座101相連，第四放大桿1054的上端通過第四上柔性鉸鏈1097與第四Z向柔性解耦件1044相連。由此可以進(jìn)一步提高大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10的運(yùn)動(dòng)精度，從而可以使大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10的結(jié)構(gòu)更加合理。
[0042]當(dāng)該X向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102時(shí)，第一放大桿1051的輸出端通過第一 Z向柔性解耦件1041帶動(dòng)終端平臺(tái)102運(yùn)動(dòng)且第三放大桿1053的輸出端通過第三Z向柔性解耦件1043帶動(dòng)終端平臺(tái)102運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，第一 Z向柔性解耦件1041和第三Z向柔性解耦件1043不發(fā)生變形，但是第二 Z向柔性解耦件1042和第四Z向柔性解耦件1044發(fā)生相應(yīng)的撓變形。
[0043]同理，當(dāng)該Y向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102時(shí)，第二放大桿1052的輸出端通過第二Z向柔性解耦件1042帶動(dòng)終端平臺(tái)102運(yùn)動(dòng)且第四放大桿1054的輸出端通過第四Z向柔性解耦件1044帶動(dòng)終端平臺(tái)102運(yùn)動(dòng)，此時(shí)，第二 Z向柔性解耦件1042和第四Z向柔性解耦件1044不發(fā)生變形，而第一 Z向柔性解耦件1041和第三Z向柔性解耦件1043發(fā)生相應(yīng)的撓變形。
[0044]當(dāng)該X向驅(qū)動(dòng)器和該Y向驅(qū)動(dòng)器同時(shí)工作時(shí)(即該X向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102且該Y向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)終端平臺(tái)102)，在X向和Y向上分別產(chǎn)生上述運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)終端平臺(tái)102在平面(XOY平面)內(nèi)的自由運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，第一 Z向柔性解耦件1041、第二 Z向柔性解耦件1042、第三Z向柔性解耦件1043和第四Z向柔性解耦件1044均發(fā)生相應(yīng)的撓變形。
[0045]第一放大桿1051、第二放大桿1052、第三放大桿1053和第四放大桿1054中的每一個(gè)都是將最下面的柔性鉸鏈作為支點(diǎn)、將最上面的柔性鉸鏈作為輸出端、將中間的柔性鉸鏈作為輸入端，由于輸入力矩小于輸出力矩，因此輸入位移小于輸出位移，從而有位移放大的作用。
[0046]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，第一放大桿1051與第三放大桿1053相對(duì)YOZ平面對(duì)稱，第二放大桿1052與第四放大桿1054相對(duì)XOZ平面對(duì)稱。由此第一放大桿1051、第二放大桿1052、第三放大桿1053和第四放大桿1054可以形成類似平行四桿的機(jī)構(gòu)，從而進(jìn)一步保證終端平臺(tái)102平動(dòng)，進(jìn)一步防止終端平臺(tái)102出現(xiàn)俯仰。
[0047]如圖3-圖5所示，該X向驅(qū)動(dòng)器通過沿X向延伸的第一 X向連接件1071與第一放大桿1051相連，該Y向驅(qū)動(dòng)器通過沿Y向延伸的第一 Y向連接件1072與第二放大桿1052相連。沿X向延伸的第二 X向連接件1073的一端與第三放大桿1053相連，沿Y向延伸的第二 Y向連接件1074的一端與第四放大桿1054相連。由此可以使該X向驅(qū)動(dòng)器更加容易地與第一放大桿1051相連，且該Y向驅(qū)動(dòng)器更加容易地與第二放大桿1052相連，從而可以使大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10的結(jié)構(gòu)更加合理。
[0048]具體而言，第一 X向連接件1071的一端與X向驅(qū)動(dòng)器相連，第一 X向連接件1071的另一端與第一放大桿1051相連。第一 Y向連接件1072的一端與Y向驅(qū)動(dòng)器相連，第一Y向連接件1072的另一端與第二放大桿1052相連。其中，第一放大桿1051的與第一 X向連接件1071相連的部分為第一放大桿1051的輸入端，第二放大桿1052的與第一 Y向連接件1072相連的部分為第二放大桿1052的輸入端。
[0049]其中，第一 X向連接件1071與第二 X向連接件1073相對(duì)YOZ平面對(duì)稱，第一 Y向連接件1072與第二 Y向連接件1074相對(duì)XOZ平面對(duì)稱。由此可以進(jìn)一步提高大行程三維納米柔性運(yùn)動(dòng)平臺(tái)10的運(yùn)動(dòng)精度。
[0050]有利地，第一 X向連接件1071的另一端通過第一柔性鉸鏈1075與第一放大桿1051相連，第一 Y向連接件1072的另一端通過第二柔性鉸鏈1076與第二放大桿1052相連。第二 X向連接件1073的一端通過第三柔性鉸鏈1077與第三放大桿1053相連，第二 Y向連接件1074的一端通過第四柔性鉸鏈1078與第四放大桿1054相連。
[0051]由此可以使第一 X向連接件1071、第一 Y向連接件1072、第二 X向連接件1073和第二 Y向連接件1074都穩(wěn)定地沿某一個(gè)XOY平面移動(dòng)，進(jìn)而可以使該X向驅(qū)動(dòng)器和該Y向驅(qū)動(dòng)器穩(wěn)定地沿某一個(gè)XOY平面移動(dòng)。換言之，可以使第一 X向連接件1071、第一 Y向連接件1072、第二 X向連接件1073、第二 Y向連接件1074、該X向驅(qū)動(dòng)器和該Y向驅(qū)動(dòng)器不在Z向上移動(dòng)。
[0052]如圖1所示，第一連接件1061與第一 Z向柔性解耦件1041的上端相連，第一連接件1061通過第一上柔性鉸鏈1091與第一放大桿1051的上端相連。第二連接件1062的豎直肢10621沿Z向延伸，第二連接件1062的豎直肢10621的上端與終端平臺(tái)102相連，第二連接件1062的水平肢1062