本發(fā)明涉及精密工程和自動化，特別是涉及一種并聯(lián)運動位移平臺。

背景技術(shù)：

1、在當今精密工程和自動化領(lǐng)域蓬勃發(fā)展的浪潮中，傳統(tǒng)的串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)在應(yīng)對日益增長的高精度、高速度和高負載的作業(yè)需求時，逐漸暴露出諸多局限和不足。串聯(lián)系統(tǒng)由于其結(jié)構(gòu)上的固有特性，通常在剛度和承載能力方面存在明顯的短板，這使得它們在處理高負載作業(yè)和需要高精度定位的任務(wù)時顯得力不從心；其結(jié)構(gòu)的延展性和柔順性導(dǎo)致在受力時容易產(chǎn)生變形和偏差，難以滿足現(xiàn)代工業(yè)對于高精度和高穩(wěn)定性的嚴苛要求。

2、而并聯(lián)系統(tǒng)盡管在剛度和精度方面相較于串聯(lián)系統(tǒng)具有一定的優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中仍然面臨著一系列亟待解決的關(guān)鍵問題。首先，在動態(tài)性能方面，現(xiàn)有的并聯(lián)系統(tǒng)的響應(yīng)速度往往無法達到理想水平。面對復(fù)雜和快速變化的操作需求，如高速自動化生產(chǎn)線中的快速定位和抓取動作，其反應(yīng)速度的不足會導(dǎo)致生產(chǎn)效率的降低和生產(chǎn)質(zhì)量的不穩(wěn)定。這是由于系統(tǒng)的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、驅(qū)動單元的性能以及控制算法的效率等多方面因素的綜合限制所致。

3、其次，在精度提升方面，現(xiàn)有的并聯(lián)系統(tǒng)受到多種因素的制約，難以實現(xiàn)微米級甚至更高精度的定位和位移控制。這不僅涉及到結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和精密程度，還包括驅(qū)動單元的精度、傳動部件的誤差、測量反饋系統(tǒng)的分辨率和準確性，以及環(huán)境因素的影響等。任何一個環(huán)節(jié)的不足都可能導(dǎo)致整體精度的下降，無法滿足諸如半導(dǎo)體制造、光學儀器裝配等對精度有極高要求的應(yīng)用場景。

4、再者，在系統(tǒng)的緊湊性和高效性方面，部分并聯(lián)系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零部件眾多，導(dǎo)致整體體積較大、重量較重，同時能量利用率不高。這不僅增加了系統(tǒng)的安裝和使用成本，還對工作空間的要求較高，限制了其在一些空間有限的環(huán)境中的應(yīng)用。此外，復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和眾多的零部件也增加了系統(tǒng)的維護難度和故障風險，降低了系統(tǒng)的可靠性和可維護性。

5、因此，如何有效地克服這些難題，進一步提升并聯(lián)系統(tǒng)的操作精度、響應(yīng)速度、緊湊性和高效性，已經(jīng)成為當前精密工程和自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的核心要點和研究熱點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種并聯(lián)運動位移平臺，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題之一，顯著提高了操作的精準性，能夠精準地完成任務(wù)，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

3、本發(fā)明提供一種并聯(lián)運動位移平臺，包括基礎(chǔ)平臺、操作平臺、執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述基礎(chǔ)平臺和所述操作平臺相對設(shè)置，且所述基礎(chǔ)平臺和所述操作平臺之間沿周向均布有多組所述執(zhí)行機構(gòu)；任意一組所述執(zhí)行機構(gòu)均包括支腿，所述支腿的一端通過萬向節(jié)與所述基礎(chǔ)平臺轉(zhuǎn)動連接，另一端通過萬向節(jié)與所述操作平臺轉(zhuǎn)動連接；其中，所述支腿包括支腿外殼和支腿內(nèi)殼，所述支腿內(nèi)殼設(shè)置于所述支腿外殼內(nèi)，且所述支腿外殼通過位移機構(gòu)與所述支腿內(nèi)殼連接，所述位移機構(gòu)能夠帶動所述支腿內(nèi)殼沿所述支腿外殼的長度方向滑動；所述支腿內(nèi)殼上還設(shè)置有位置傳感器，用于檢測所述支腿內(nèi)殼的位置信息，所述位移機構(gòu)還連接有編碼器，用于測量所述位移機構(gòu)的運動數(shù)據(jù)；所述位移機構(gòu)、所述位置傳感器以及所述編碼器均通過信號線與所述控制系統(tǒng)信號連接。

4、優(yōu)選的，所述基礎(chǔ)平臺和所述操作平臺之間沿周向均布有三組所述執(zhí)行機構(gòu)，任意一組所述執(zhí)行機構(gòu)均包括兩個支腿，同一組的兩個所述支腿對稱設(shè)置，且三組所述執(zhí)行機構(gòu)對稱設(shè)置。

5、優(yōu)選的，所述位移機構(gòu)包括驅(qū)動電機、絲桿和螺母，所述驅(qū)動電機設(shè)置于所述支腿外殼內(nèi)，所述驅(qū)動電機的輸出軸連接所述絲桿，所述螺母固定于所述支腿內(nèi)殼內(nèi)，并與所述絲桿螺紋連接；所述驅(qū)動電機能夠帶動所述絲桿轉(zhuǎn)動，進而帶動所述螺母以及所述支腿內(nèi)殼沿所述支腿外殼的長度方向移動；

6、其中，所述編碼器與所述驅(qū)動電機的輸出軸連接，用于測量所述驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動角度。

7、優(yōu)選的，所述驅(qū)動電機為微型無刷直流電機，所述編碼器為多圈絕對值編碼器，所述絲桿為微米級精度的合金鋼材質(zhì)絲桿。

8、優(yōu)選的，所述基礎(chǔ)平臺上還開設(shè)有走線過孔，所述走線過孔用于供電纜穿過進行供電；其中，所述走線過孔設(shè)置有兩個，兩個所述走線過孔分別設(shè)置于所述基礎(chǔ)平臺的兩側(cè)。

9、優(yōu)選的，所述基礎(chǔ)平臺的頂部設(shè)置有多個第一預(yù)留孔，所述第一預(yù)留孔與所述支腿一一對應(yīng)設(shè)置；其中，任意一所述第一預(yù)留孔內(nèi)均轉(zhuǎn)動設(shè)置有一所述萬向節(jié)，所述支腿外殼遠離所述支腿內(nèi)殼的一端設(shè)置有連接件，所述支腿外殼通過所述連接件與對應(yīng)所述第一預(yù)留孔內(nèi)的所述萬向節(jié)轉(zhuǎn)動連接；

10、所述操作平臺的底部設(shè)置有多個第二預(yù)留孔，所述第二預(yù)留孔與所述支腿一一對應(yīng)設(shè)置；其中，任意一所述第二預(yù)留孔內(nèi)均轉(zhuǎn)動設(shè)置有一所述萬向節(jié)，所述支腿內(nèi)殼遠離所述支腿外殼的一端設(shè)置有連接件，所述支腿內(nèi)殼通過所述連接件與對應(yīng)所述第二預(yù)留孔內(nèi)的所述萬向節(jié)轉(zhuǎn)動連接。

11、優(yōu)選的，所述連接件為u型夾，所述萬向節(jié)包括自左至右依次設(shè)置的預(yù)緊螺栓、轉(zhuǎn)軸套、滾珠軸承和推力軸承。

12、優(yōu)選的，所述并聯(lián)運動位移平臺整體采用合金材料制成。

13、優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)通過放大器與所述位移機構(gòu)信號連接，且所述控制系統(tǒng)基于32位微處理器架構(gòu)，融合pid控制技術(shù)對所述位移機構(gòu)進行控制。

14、優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)的電路板為多層結(jié)構(gòu)，且所述信號線進行屏蔽處理。

15、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了以下技術(shù)效果：

16、本發(fā)明基礎(chǔ)平臺和操作平臺之間沿周向均布有多組執(zhí)行機構(gòu)，形成并聯(lián)架構(gòu)，各支腿能夠協(xié)同運作，共同分擔負載，使位移平臺具備更強的承載能力和更高的穩(wěn)定性，且支腿的上下兩端可以依靠萬向節(jié)來實現(xiàn)角度與方向上的調(diào)整。

17、本發(fā)明的支腿內(nèi)殼上還設(shè)置有位置傳感器，能夠?qū)崟r且精準地反饋支腿內(nèi)殼的位置信息，為實現(xiàn)精確控制提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持；位移機構(gòu)還連接有編碼器，用于測量位移機構(gòu)的運動數(shù)據(jù)，為確保控制的高精度提供了有力保障；位移機構(gòu)、位置傳感器以及編碼器均通過信號線與控制系統(tǒng)信號連接，控制系統(tǒng)根據(jù)位置傳感器和編碼器檢測到的數(shù)據(jù)對位移機構(gòu)進行控制，實現(xiàn)實時閉環(huán)反饋，顯著提高了操作的精準性，使得位移平臺在進行諸如半導(dǎo)體芯片光刻、微納加工等對精度要求極高的操作時，能夠精準無誤地完成任務(wù)，極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。

技術(shù)特征：

1.一種并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：包括基礎(chǔ)平臺、操作平臺、執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)，所述基礎(chǔ)平臺和所述操作平臺相對設(shè)置，且所述基礎(chǔ)平臺和所述操作平臺之間沿周向均布有多組所述執(zhí)行機構(gòu)；任意一組所述執(zhí)行機構(gòu)均包括支腿，所述支腿的一端通過萬向節(jié)與所述基礎(chǔ)平臺轉(zhuǎn)動連接，另一端通過萬向節(jié)與所述操作平臺轉(zhuǎn)動連接；其中，所述支腿包括支腿外殼和支腿內(nèi)殼，所述支腿內(nèi)殼設(shè)置于所述支腿外殼內(nèi)，且所述支腿外殼通過位移機構(gòu)與所述支腿內(nèi)殼連接，所述位移機構(gòu)能夠帶動所述支腿內(nèi)殼沿所述支腿外殼的長度方向滑動；所述支腿內(nèi)殼上還設(shè)置有位置傳感器，用于檢測所述支腿內(nèi)殼的位置信息，所述位移機構(gòu)還連接有編碼器，用于測量所述位移機構(gòu)的運動數(shù)據(jù)；所述位移機構(gòu)、所述位置傳感器以及所述編碼器均通過信號線與所述控制系統(tǒng)信號連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述基礎(chǔ)平臺和所述操作平臺之間沿周向均布有三組所述執(zhí)行機構(gòu)，任意一組所述執(zhí)行機構(gòu)均包括兩個支腿，同一組的兩個所述支腿對稱設(shè)置，且三組所述執(zhí)行機構(gòu)對稱設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述位移機構(gòu)包括驅(qū)動電機、絲桿和螺母，所述驅(qū)動電機設(shè)置于所述支腿外殼內(nèi)，所述驅(qū)動電機的輸出軸連接所述絲桿，所述螺母固定于所述支腿內(nèi)殼內(nèi)，并與所述絲桿螺紋連接；所述驅(qū)動電機能夠帶動所述絲桿轉(zhuǎn)動，進而帶動所述螺母以及所述支腿內(nèi)殼沿所述支腿外殼的長度方向移動；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述驅(qū)動電機為微型無刷直流電機，所述編碼器為多圈絕對值編碼器，所述絲桿為微米級精度的合金鋼材質(zhì)絲桿。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述基礎(chǔ)平臺上還開設(shè)有走線過孔，所述走線過孔用于供電纜穿過進行供電；其中，所述走線過孔設(shè)置有兩個，兩個所述走線過孔分別設(shè)置于所述基礎(chǔ)平臺的兩側(cè)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述基礎(chǔ)平臺的頂部設(shè)置有多個第一預(yù)留孔，所述第一預(yù)留孔與所述支腿一一對應(yīng)設(shè)置；其中，任意一所述第一預(yù)留孔內(nèi)均轉(zhuǎn)動設(shè)置有一所述萬向節(jié)，所述支腿外殼遠離所述支腿內(nèi)殼的一端設(shè)置有連接件，所述支腿外殼通過所述連接件與對應(yīng)所述第一預(yù)留孔內(nèi)的所述萬向節(jié)轉(zhuǎn)動連接；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述連接件為u型夾，所述萬向節(jié)包括自左至右依次設(shè)置的預(yù)緊螺栓、轉(zhuǎn)軸套、滾珠軸承和推力軸承。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述并聯(lián)運動位移平臺整體采用合金材料制成。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述控制系統(tǒng)通過放大器與所述位移機構(gòu)信號連接，且所述控制系統(tǒng)基于32位微處理器架構(gòu)，融合pid控制技術(shù)對所述位移機構(gòu)進行控制。

10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的并聯(lián)運動位移平臺，其特征在于：所述控制系統(tǒng)的電路板為多層結(jié)構(gòu)，且所述信號線進行屏蔽處理。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種并聯(lián)運動位移平臺，涉及精密工程和自動化技術(shù)領(lǐng)域，包括基礎(chǔ)平臺、操作平臺、執(zhí)行機構(gòu)和控制系統(tǒng)，基礎(chǔ)平臺和操作平臺之間沿周向均布有多組執(zhí)行機構(gòu)；任意一組執(zhí)行機構(gòu)均包括支腿，支腿的一端通過萬向節(jié)與基礎(chǔ)平臺轉(zhuǎn)動連接，另一端通過萬向節(jié)與操作平臺轉(zhuǎn)動連接；其中，支腿包括支腿外殼和支腿內(nèi)殼，支腿內(nèi)殼設(shè)置于支腿外殼內(nèi)，且支腿外殼通過位移機構(gòu)與支腿內(nèi)殼連接，位移機構(gòu)能夠帶動支腿內(nèi)殼沿支腿外殼的長度方向滑動；支腿內(nèi)殼上還設(shè)置有位置傳感器，位移機構(gòu)還連接有編碼器，位移機構(gòu)、位置傳感器以及編碼器均與控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明顯著提高了操作的精準性，能夠精準地完成任務(wù)，從而提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性。

技術(shù)研發(fā)人員：陸澤琦,胡棋譽,黃澤軍,馬路迎,陳立群
受保護的技術(shù)使用者：浙江零振智能裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30