芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺成功交付!吸引省臺記者采訪!
更新時(shí)間: 2022-01-12
談起六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)這個(gè)名詞,就要追溯到1965 年,它由德國學(xué)者 Stewart提出的,是一種具有六自由度運(yùn)動能力的并聯(lián)機(jī)構(gòu)飛行模擬器,經(jīng)典的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺由上、下兩個(gè)臺面和六個(gè)可伸縮的支腿以及它們之間的連接鉸鏈構(gòu)成,其中下面的臺面通常稱為基臺,上面的臺面通常稱為負(fù)載平臺。六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺通過六個(gè)支腿的伸縮運(yùn)動可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載平臺在工作空間范圍內(nèi)的六自由度運(yùn)動,并具有剛度大、精度高、承載能力強(qiáng)、動態(tài)特性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此,多年來被廣泛的應(yīng)用于科研及商業(yè)領(lǐng)域。
與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比,并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有精度高、剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動慣量小、動態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn),因此從Stewart平臺誕生以來就在理論和應(yīng)用領(lǐng)域取得了相當(dāng)豐碩的成果。
芯明天作為納米運(yùn)動與控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)企業(yè),也充分利用了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的原理,研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)了一款壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺。它的主要特點(diǎn)是該六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六個(gè)支腿采用了閉環(huán)式壓電陶瓷促動器,而閉環(huán)壓電陶瓷促動器本身的直線運(yùn)動精度和分辨率都是非常高的,都可達(dá)納米量級。
芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺
設(shè)計(jì)裝配難度高
芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的裝配與控制是非常有難度的,使用過壓電陶瓷促動器的用戶都比較了解,壓電陶瓷促動器可承受的拉力是受限的,而對側(cè)向力的耐受性是更低的,幾乎為零。
因此,在該壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的裝配過程中,必須嚴(yán)格避免對壓電陶瓷促動器的側(cè)向力和拉力,這對裝配過程有著非常嚴(yán)苛的要求。
控制算法難度高
此外,在整個(gè)運(yùn)動控制的過程中,六支壓電陶瓷促動器的配合聯(lián)動控制又是極其重要的,既要保證運(yùn)動行程和精度的實(shí)現(xiàn),又要保證不對任何一支壓電陶瓷促動器產(chǎn)生超限的拉力及側(cè)向力,這對控制軟件的算法及容錯提出更高的要求。并且,每個(gè)運(yùn)動姿態(tài)對應(yīng)每軸又有不同的運(yùn)行范圍,要保證平臺在各個(gè)姿態(tài)下的運(yùn)行范圍內(nèi)控制運(yùn)動。
芯明天控制軟件,操作方便,交互溝通性好
芯明天設(shè)計(jì)的控制軟件中每個(gè)軸都具有一個(gè)運(yùn)動控制滑塊,可通過滑塊進(jìn)行六個(gè)自由度的控制,在滑動控制的同時(shí),計(jì)算各個(gè)運(yùn)動軸的運(yùn)行范圍,對超出任意一支壓電陶瓷促動器行程范圍的運(yùn)行控制,系統(tǒng)都會給出運(yùn)行提示。
精度控制簡便,配合笛卡爾坐標(biāo)系
在控制軟件中,還有對各軸步進(jìn)精度的控制功能,以便于用戶使用中,在六自由度運(yùn)動平臺的任意當(dāng)前姿態(tài)下,進(jìn)行單個(gè)軸的納米級微小步進(jìn)控制。并且,六自由度控制軟件采用笛卡爾坐標(biāo)系來定義坐標(biāo)系的角度偏轉(zhuǎn)。
芯明天壓電式六自由度精密定位平臺的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛,主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、微加工、醫(yī)療外科手術(shù)、航空航天等領(lǐng)域。基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度精密定位平臺具有移動部件慣量小、動態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高并且具有高可靠性和重復(fù)性。芯明天壓電六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的直線運(yùn)動精度可達(dá)nm級,角度精度可達(dá)μrad級,高精度的運(yùn)動控制使得它的應(yīng)用前景更加可觀。
芯明天壓電式六自由度平臺參數(shù)測試
芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺實(shí)測的直線與角度位移與電壓曲線圖如下。
芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺實(shí)測的直線與角度分辨率曲線如下圖。
芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的實(shí)測性能參數(shù)如下。
技術(shù)參數(shù)
型號:H60.XYZTR5S
運(yùn)動自由度:X、Y、Z、θx、θy、θz
結(jié)構(gòu)形式:六自由度并聯(lián)式
驅(qū)動方式:壓電式
X、Y軸標(biāo)稱行程范圍:80µm
Z軸標(biāo)稱行程范圍:55µm
θx、θy軸偏擺角度范圍:1.2mrad
θz軸旋轉(zhuǎn)角度范圍:1.6mrad
角度分辨率:優(yōu)于0.5μrad(0.1 秒)
直線位移分辨率:優(yōu)于0.5nm
閉環(huán)線性度:優(yōu)于0.1%F.S.
閉環(huán)重復(fù)定位精度:優(yōu)于0.1%F.S.
承載能力:5kg
重量:1.3kg
芯明天六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺的高精度運(yùn)動定位控制能力,也吸引了黑龍江省電視臺記者的關(guān)注,對芯明天公司進(jìn)行了相關(guān)采訪與報(bào)道。
在報(bào)道中,芯明天副總經(jīng)理?xiàng)蠲鬟h(yuǎn)先生表示:“作為國內(nèi)精密定位的企業(yè),我們將更好地把知識與經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為技術(shù)和產(chǎn)品,將繼續(xù)加大研發(fā)力度,豐富產(chǎn)品種類,為半導(dǎo)體核心器件的國產(chǎn)化做出貢獻(xiàn)"。
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