精密定位技术的应用与特点(2)
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铰链的区别是没有机械结构上的间隙，并且有弹性回复力，因而消除了运动中的摩擦和回退空程。在超精密定位中较多采用的是圆弧型柔性铰链，它运动精度较高，但转动幅度小。由柔性铰链构成的柔性铰链机构结构紧凑、传动关系明确、无传动空程，并且无摩擦，最适合与压电元件组成微小型结构简洁、频响高的超高精度定位工作台。同时柔性铰链机构还可放大压电致动器的位移,并提供适当的预紧，避免压电致动器承受拉应力。精密定位的系统实例
图2所示为三自由度精密定位工作台。由上平台、微位移放大机构、压电陶瓷驱动器和基座等组成。上平台与基座之间由3个微位移放大机构相连接，3个微位移放大机构均匀布置，相隔120°。当对压电元件施加特定波形的电压，压电元件随之伸长，经过柔性铰链连接的微位移放大机构放大，在放大机构的输出端得到一个放大的输出位移，经过球形柔性铰链带动上平台运动。由于采用压电陶瓷作为驱动器，保证了定位工作台具有高精度的运动输出和快的响应速度，无摩擦、免润滑，且结构紧凑，在实现精密定位的同时具有较大的行程和运动范围。
精密定位研究概况
近年来,国内外对精密定位工作台进行了大量的研究也取得了很大的成功，研究传动的组件用到了柔性铰链而驱动的机构也从以前的液压驱动，磁性变形驱动、杠杆、凸轮等驱动变为现在的压电元件。1997年韩国的RyujaeW教授等人应用用柔性铰链机构，设计出晶圆平台，使浮动平台的两个轴向都具有放大位移量的表现，以及θ偏转角度的功能，其特色为将三根压电驱动器，呈120度放射状摆置，各自推动两组合式的连杆铰链机构，其优点是在同一层平台上就有X.Y两个轴向位移及旋转θ角度的偏转量，针对X、Y、θ的动态特性，用数学方程解铰链接头的各项参数尺寸，决定最优化的参数尺寸，及平台自然频率的振形。到 1999年，Chang等利用参数的最优化分析，处理几何公差和不同材质的问题，设计出一个三自由度的精密定位平台，用LVDT及激光干涉仪实验测量，在比15V驱动下，有最大位移量17.9μm，分辨率9.6nm;有最大偏转585μrad，分辨率0.15μrad。最大位移范围内，另一轴偏移率低于1.14%，X、Y平台共振频率为627HZ，θz平台共振频率为269HZ。
在我国，近年来许多高校，如清华大学、天津大学、长春光机所、华南理工大学、哈尔滨工业大学、合肥工业大学等都投身到这个领域研究中并且也取得了不错的成就。
参考文献：
1. 张建瓴、陈万银、可欣荣、魏德仙、洪添胜 《三自由度精密定位工作台的设计与仿真》
2. 卢礼华、白清顺、梁迎春 《纳米定位技术的发展现状》
3. 刘国华、李亮玉《压电式执行器用于超精密进给机构的技术研究》
4. 张尚盈、陈学东、赵 慧、严天宏 《超精密工件台的运动控制》
5. 徐登峰、 赵 冶《超精密运动平台高动态性能运动部件的研究》
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