基于超声波电机三维微动平台设计.pdf

第 1l期 组 合 机 床 与 自动 化 加 工 技 术 NO．11 2012年 l1月 M odularM achineTool AutomaticM anufacturingTechnique NOV．2012 文章编号 ：1001—2265(2012)11—0001—03 基于超声波电机的三维微动平台的设计 王 帅 一。苏 刚 (1．中国科学院 沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室，沈阳 110016；2．中国科 学院 研究生 院，北京 100049) 摘要 ：为 了适应航 空环境 中低 电压和轻重量的要求，设计 了一种基 于柔性铰链微位移缩小机构 的微 动平台。微动平 台由超声波电机作为驱动元件，利用杠杆原理，经 由柔顺机构输 出缩小位移 ，从而实 现机器人末端手臂的微位姿调整。对微位移缩小机构缩小倍数与运动 学做 了理论分析 ，并对柔性铰 链位移和最大应力进行 了有限元分析，实验证 明该微动平台可以实现预期的运动。 关键词 ：缩小机构；三维微动平 台；超 声波 电机 ；柔性铰链 中图分类号 ：TH16 文献标识码 ：A Design ofThreeDim ensionalM icro—displacementW orktableBased ontheUltrasonicMotor W ANG Shuai一，SU Gang (1．StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation，ChineseAcademyofSciences，She— nyang110016，China；2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China) Abstract：Inordertomeettherequirementoflow voltageand lightweightinthespaceenvirement，a m icro—displacementworktablebasedon the compliantmechanism ofmotion reduction isdesigned．It’S drivenbyultrasonicmotor，andtheflexurehingeswasusedtoreducetheoutputdisplacementaccording toleverpricipal，whichcanadjustthemicro—postureoftheendoftheroboticarm．Thereducefactorand and thekinematicsofthecompliantmechanism ofmotion reduction were theoreticalestablished and the analysesofthe complianthingesofdisplacementandmaximum stresswasdoneby finiteelementmeth— od．Resultsfrom fabrication andexperimentstestify thefeasibilityofthepresentedmicro-displacement worktable． Keywords：reductionmechanism ；threedimensionalmicro-displacementworktable；ultrasonicmotor； flexiblehinges 有高 自锁力矩 ，不受 电磁场干扰等优点 。因此 ，面 0 引言 向空间生物医学用三维微动平台采用超声波 电机进 精密运动平 台是指行程小、分辨率和精度 高的 行驱动 。但是 ，采用超声波 电机驱动方式 的微动平 运动平 台，是精密机构与