本技術涉及微驅動機構，具體是指一種層構式手動微納位移平臺。

背景技術：

1、微納定位可以實現(xiàn)微米級或者納米級別的定位。二十一世紀以來，隨著科技越來越發(fā)達，微納定位系統(tǒng)的應用也越來越廣泛，在航空航天、機械電子、醫(yī)療衛(wèi)生領域以及日常生活中都有所體現(xiàn)。隨著生物工程、空間光學、微電子制造、超精密加工、納米技術等領域的發(fā)展，要求定位系統(tǒng)具有大行程高靈敏度微位移輸出；

2、現(xiàn)有納米定位平臺普遍采用陶瓷驅動器驅動實現(xiàn)水平微動輸出，輸出能夠達到納米級，滿足高靈敏度需求，但因為結構原理限制，其存在行程有限的問題；且這類定位平臺需要配置電控及電源，結構復雜，裝配繁瑣，且裝配精度要求較高，成本高，應用范圍受限；鑒于此，微驅動領域亟需一種具有微米級大行程和納米級靈敏度的微位移輸出的手動平臺。

技術實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種層構式手動微納位移平臺，以解決上述背景技術中提出的一個或多個問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術方案如下：

3、一種層構式手動微納位移平臺，用于輸出沿橫向的微米級行程和納米級調整位移，包括由下至上依次層疊組合的基底層、運動變換層和輸出層；

4、基底層包括基底板，基底板上沿輸出方向平行設置兩組交叉滾子組件，基底板一端固定有第一輸入微分頭，第一輸入微分頭沿橫向設置，用于輸入沿輸出方向的微米級位移；

5、運動變換層包括一體結構的變換層框、微動調節(jié)轉換機構以及核心運動平臺，微動調節(jié)轉換機構連接核心運動平臺，且兩者均位于變換層框內部；變換層框由其正下方的交叉滾子組件支撐和導向，第一輸入微分頭的推桿驅動連接變換層框端面，驅動變換層框沿輸出方向進行微米級滑動；運動變換層的一側設置有第二輸入微分頭，第二輸入微分頭沿縱向設置，其連接微動調節(jié)轉換機構，并輸入垂直于輸出方向的微米級位移，微動調節(jié)轉換機構用于將微米級位移進行換向和縮小，驅動核心運動平臺沿輸出方向輸出納米級調節(jié)位移；

6、輸出層包括一體結構的輸出層框和位于輸出層框內的輸出平臺，輸出層框與變換層框固定連接，以同步微米級滑動行程，輸出平臺由支撐鉸鏈機構連接輸出層框內框面，且輸出平臺與位于其正下方的核心運動平臺固定連接，以同步輸出納米級調節(jié)位移。

7、優(yōu)選地，微動調節(jié)轉換機構包括輸入平臺、導向梁組和傳動柔性斜梁，輸入平臺包括兩個導向部和一輸出部，兩個導向部對稱位于核心運動平臺的兩側，并通過導向梁組連接變換層框兩側內框面，用于導向輸入平臺沿縱向直線運動，輸出部沿縱向設置，其兩端分別連接兩個導向部的一側端；傳動柔性斜梁一端與核心運動平臺連接，另一端與輸出部連接，且傳動柔性斜梁另一端沿第二輸入微分頭的輸入方向進行偏移，使傳動柔性斜梁與縱向方向形成小于90°的初始夾角；第二輸入微分頭連接其中一導向部以輸入微米級位移。

8、更為優(yōu)選地，導向梁組包括非對稱設置的第一導向梁和第二導向梁，導向部沿橫向開設u形空穴，第一導向梁連接導向部的一側端和變換層框的一側向內框面，第二導向梁連接u形空穴的穴底面和變換層框的另一側向內框面。

9、進一步優(yōu)選地，支撐鉸鏈機構包括兩組分別設置于輸出平臺兩端的柔性鉸鏈組，柔性鉸鏈組由兩根對稱設置的導向柔性梁組成，導向柔性梁沿縱向布置，其一端連接輸出平臺端面，另一端連接輸出層框的側向內框面，用于導向輸出平臺沿橫向的直線運動。

10、進一步優(yōu)選地，位移平臺還包括封邊框，用于封蓋輸出平臺周沿縫隙，輸出層框的內框上沿開設一圈邊框槽，封邊框固定安裝于邊框槽內，輸出平臺周沿設置有臺階邊沿，封邊框延伸至臺階邊沿和導向柔性梁上方進行遮蓋，封邊框與輸出平臺的兩端面之間預留有位移間隙，輸出平臺的置物面高于封邊框。

11、進一步優(yōu)選地，基底板上設置有復位彈簧，復位彈簧沿橫向布置，其靠近第一輸入微分頭的一端通過螺釘連接基底板，其另一端通過螺釘固定連接變換層框。

12、進一步優(yōu)選地，輸出平臺的背平面設置有四個應變槽，應變槽靠近導向柔性梁根部，其內粘貼有應變片，用于導向柔性梁的應變測量。

13、與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的層構式手動微納位移平臺通過呈一體結構的輸出層、運動變換層和基底層進行層疊并固定裝配形成，裝配簡單易行，裝配精度易于保證，且整體結構緊湊，成本低，應用范圍廣泛；其中運動變換層可支持雙向輸入，其可根據(jù)沿輸出方向設置的輸入微分頭的精確輸入進行微米級大行程移動，并對垂直于輸出方向的輸入進行運動轉換和倍數(shù)縮小，形成沿輸出方向的納米級調整位移，因此，該微納位移平臺具有大行程高效輸出，以及，納米級高靈敏度調節(jié)的功能，且調節(jié)精度隨著輸入不斷變大，即物體通過較低調節(jié)精度粗調靠近目標，提高調節(jié)效率，通過不斷增大調節(jié)精度減小物體與目標坐標的距離誤差，符合主觀調節(jié)精度趨勢需求。

技術特征：

1.一種層構式手動微納位移平臺，用于輸出沿橫向的微米級行程和納米級調整位移，其特征在于：包括由下至上依次層疊組合的基底層、運動變換層和輸出層；

2.根據(jù)權利要求1所述的層構式手動微納位移平臺，其特征在于：所述微動調節(jié)轉換機構包括輸入平臺、導向梁組和傳動柔性斜梁，所述輸入平臺包括兩個導向部和一輸出部，兩個所述導向部對稱位于所述核心運動平臺的兩側，并通過所述導向梁組連接所述變換層框兩側內框面，用于導向所述輸入平臺沿縱向直線運動，所述輸出部沿縱向設置，其兩端分別連接兩個所述導向部的一側端；所述傳動柔性斜梁一端與所述核心運動平臺連接，另一端與所述輸出部連接，且所述傳動柔性斜梁另一端沿所述第二輸入微分頭的輸入方向進行偏移，使所述傳動柔性斜梁與縱向方向形成小于90°的初始夾角；所述第二輸入微分頭連接其中一所述導向部以輸入微米級位移。

3.根據(jù)權利要求2所述的層構式手動微納位移平臺，其特征在于：所述導向梁組包括非對稱設置的第一導向梁和第二導向梁，所述導向部沿橫向開設u形空穴，第一導向梁連接所述導向部的一側端和所述變換層框的一側向內框面，第二導向梁連接所述u形空穴的穴底面和所述變換層框的另一側向內框面。

4.根據(jù)權利要求1所述的層構式手動微納位移平臺，其特征在于：所述支撐鉸鏈機構包括兩組分別設置于輸出平臺兩端的柔性鉸鏈組，所述柔性鉸鏈組由兩根對稱設置的導向柔性梁組成，導向柔性梁沿縱向布置，其一端連接所述輸出平臺端面，另一端連接所述輸出層框的側向內框面，用于導向所述輸出平臺沿橫向的直線運動。

5.根據(jù)權利要求4所述的層構式手動微納位移平臺，其特征在于：所述位移平臺還包括封邊框，用于封蓋所述輸出平臺周沿縫隙，所述輸出層框的內框上沿開設一圈邊框槽，所述封邊框固定安裝于所述邊框槽內，所述輸出平臺周沿設置有臺階邊沿，所述封邊框延伸至所述臺階邊沿和所述導向柔性梁上方進行遮蓋，所述封邊框與所述輸出平臺的兩端面之間預留有位移間隙，所述輸出平臺的置物面高于所述封邊框。

6.根據(jù)權利要求1所述的層構式手動微納位移平臺，其特征在于：所述基底板上設置有復位彈簧，所述復位彈簧沿橫向布置，其靠近所述第一輸入微分頭的一端通過螺釘連接所述基底板，其另一端通過螺釘固定連接所述變換層框。

7.根據(jù)權利要求4所述的層構式手動微納位移平臺，其特征在于：所述輸出平臺的背平面設置有四個應變槽，所述應變槽靠近所述導向柔性梁根部，其內粘貼有應變片，用于所述導向柔性梁的應變測量。

技術總結
本技術公開了一種層構式手動微納位移平臺，包括由下至上依次層疊的基底層、運動變換層和輸出層；基底層包括基底板，基底板通過交叉滾子組件支撐運動變換層，運動變換層包括一體結構的變換層框、微動調節(jié)轉換機構及核心運動平臺，第一輸入微分頭橫向驅動變換層框，第二輸入微分頭縱向驅動微動調節(jié)轉換機構；輸出層包括一體結構的輸出層框和輸出平臺，輸出層框與變換層框連接，輸出平臺由支撐鉸鏈機構連接輸出層框，并與核心運動平臺連接；該微納位移平臺通過層疊裝配形成，裝配簡單且精度易于保證，整體結構緊湊，成本低，應用范圍廣泛；同時，其具有大行程高效輸出和納米級高靈敏度調節(jié)功能，調節(jié)精度隨輸入不斷變大，符合主觀調節(jié)精度趨勢。

技術研發(fā)人員：崔良玉,韓建鑫,崔華程,李占杰,靳剛
受保護的技術使用者：天津職業(yè)技術師范大學（中國職業(yè)培訓指導教師進修中心）
技術研發(fā)日：20240327
技術公布日：2024/12/19