基于Zigzag柔性簧片的大行程XY精密运动平台

作     者：赵林峰 凌明祥 薛立伟 申浩 陈立国 ZHAO Linfeng;LING Mingxiang;XUE Liwei;SHEN Hao;CHEN Liguo

作者机构：苏州大学机电工程学院江苏苏州215000 

出 版 物：《光学精密工程》 (Optics and Precision Engineering)

年 卷 期：2024年第32卷第13期

页      面：2070-2080页

核心收录：

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(No.2022YFB4701003) 

主　　题：精密定位平台 音圈电机 柔顺机构 低应力 

摘      要：通过采用Zigzag柔性簧片作为导向机构,提出了一种具有大行程、高精度、高频响、低应力的并联式XY二自由度精密定位平台,满足精密运动的需求。提出了以Zigzag柔性簧片单元为核心导向梁的柔顺精密运动平台结构,并采用音圈电机进行驱动,实现3 mm×3 mm的运动范围和60 Hz以上的固有频率。对Zigzag柔性簧片和传统直梁柔性簧片进行有限元仿真分析对比,验证Zigzag柔性簧片运动性能的优越性。接着,对XY两自由度运动进行解耦设计,减小运动带来的寄生(耦合)误差。运用有限元分析对平台进行优化,针对高频运动引发的疲劳损伤问题,改进定位平台的构型,降低最大应力,延长平台工作寿命。分析结果表明:该平台满足运动和解耦性能的设计要求,其寄生误差为0.012%,能够实现大行程以及较高频率的运动,并且响应快速,动态特性良好。实验结果表明,定位平台的固有频率达到60 Hz,开环分辨率达1.3μm,可实现XY方向±1.5 mm行程的运动。