一种串联微纳操作机械臂的制作方法

本发明涉及操作器技术领域，具体而言，涉及一种串联微纳操作机械臂。

背景技术：

目前微纳操作器多为平面结构，尺寸较大，且行程较小。

针对相关技术中目前微纳操作器多为平面结构，尺寸较大，且行程较小的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种串联微纳操作机械臂，以解决目前微纳操作器多为平面结构，尺寸较大，且行程较小的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种串联微纳操作机械臂。

根据本申请的一种串联微纳操作机械臂包括：第一操作臂和第二操作臂，所述第一操作臂和所述第二操作臂通过立体柔性铰链机构连接；所述立体柔性铰链机构包括：第一级柔性铰链机构、第二级柔性铰链机构和第三级柔性铰链机构，所述第一级柔性铰链机构和所述第三级柔性铰链机构通过所述第二级柔性铰链机构连接；所述第一级柔性铰链机构和所述第三级柔性铰链机构与所述第二级柔性铰链机构运动方向相反。

进一步的，所述第一操作臂和所述第二操作臂通过所述第一级柔性铰链机构连接。

进一步的，所述第一操作臂与所述第二操作臂之间设置有容置腔。

进一步的，所述第一级柔性铰链机构包括：第一级柔性铰链和第一压电陶瓷驱动器，所述第一压电陶瓷驱动器带动所述第一级柔性铰链动作。

进一步的，所述第二级柔性铰链机构包括：第二级柔性铰链和第二压电陶瓷驱动器，所述第二压电陶瓷驱动器带动所述第二级柔性铰链动作。

进一步的，所述第三级柔性铰链机构包括：第三级柔性铰链和第三压电陶瓷驱动器，所述第三压电陶瓷驱动器带动所述第三级柔性铰链动作。

进一步的，所述第一操作臂和所述第二操作臂上设置有预紧弹簧。

进一步的，所述第一操作臂末端设置有探针。

进一步的，所述第二操作臂上设置有螺纹安装孔。

进一步的，所述容置腔数量为多个。

在本申请实施例中，采用串联立体柔性铰链机构的方式，通过第一级柔性铰链机构和第三级柔性铰链机构通过第二级柔性铰链机构连接；第一级柔性铰链机构和第三级柔性铰链机构与第二级柔性铰链机构运动方向相反，达到了多级串联的目的，从而实现了通过串联可实现小行程的线性叠加，从而增大工作空间的技术效果，进而解决了目前微纳操作器多为平面结构，尺寸较大，且行程较小的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的一种串联微纳操作机械臂的结构示意图1；

图2是根据本申请实施例的一种串联微纳操作机械臂的结构示意图2；

图3是根据本申请实施例的一种串联微纳操作机械臂的结构示意图3；

图4是根据本申请实施例的一种串联微纳操作机械臂的预紧弹簧结构示意图；

图5是根据本申请实施例的一种串联微纳操作机械臂的压电陶瓷驱动器结构示意图。

附图标记：

1、第一操作臂；2、第二操作臂；3、立体柔性铰链机构；31、第一级柔性铰链机构；311、第一级柔性铰链；312、第一压电陶瓷驱动器；32、第二级柔性铰链机构；321、第二级柔性铰链；322、第二压电陶瓷驱动器；33、第三级柔性铰链机构；331、第三级柔性铰链；332、第三压电陶瓷驱动器；4、容置腔；5、预紧弹簧；6、探针；7、螺纹安装孔。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-5所示，本申请涉及一种串联微纳操作机械臂。该操作机械臂包括：第一操作臂1和第二操作臂2，所述第一操作臂1和所述第二操作臂2通过立体柔性铰链机构3连接；所述立体柔性铰链机构3包括：第一级柔性铰链机构31、第二级柔性铰链机构32和第三级柔性铰链机构33，

所述第一级柔性铰链机构31和所述第三级柔性铰链机构33通过所述第二级柔性铰链机构32连接；所述第一级柔性铰链机构31和所述第三级柔性铰链机构33与所述第二级柔性铰链机构32运动方向相反。

具体的，第一操作臂1是指与其他部件配合的部件，能够实现运动的效果；第二操作臂2是指与第一操作臂1相配合，从而实现机械运动的效果；所述第一操作臂1和所述第二操作臂2通过立体柔性铰链机构3连接，能够实现良好的联动效果；所述立体柔性铰链机构3包括：第一级柔性铰链机构31、第二级柔性铰链机构32和第三级柔性铰链机构33，能够实现多级连接的效果，从而实现良好的调节效果。

所述第一级柔性铰链机构31和所述第三级柔性铰链机构33通过所述第二级柔性铰链机构32连接；所述第一级柔性铰链机构31和所述第三级柔性铰链机构33与所述第二级柔性铰链机构32运动方向相反，能够实现良好的串联效果，从而实现结构紧凑和实现小行程的线性叠加，从而增大工作空间。

从以上的描述中，可以看出，本申请实现了如下技术效果：

在本申请实施例中，采用串联立体柔性铰链机构3的方式，通过第一级柔性铰链机构31和第三级柔性铰链机构33通过第二级柔性铰链机构32连接；第一级柔性铰链机构31和第三级柔性铰链机构33与第二级柔性铰链机构32运动方向相反，达到了多级串联的目的，从而实现了通过串联可实现小行程的线性叠加，从而增大工作空间的技术效果，进而解决了目前微纳操作器多为平面结构，尺寸较大，且行程较小的技术问题。

作为本实施例中优选的，所述第一操作臂1和所述第二操作臂2通过所述第一级柔性铰链机构31连接。能够实现良好的联动效果。

作为本实施例中优选的，所述第一操作臂1与所述第二操作臂2之间设置有容置腔4。能够实现供压电陶瓷驱动器放置的效果。

作为本实施例中优选的，所述第一级柔性铰链机构31包括：第一级柔性铰链311和第一压电陶瓷驱动器312，所述第一压电陶瓷驱动器312带动所述第一级柔性铰链311动作。通过第一压电陶瓷驱动器312，能够实现驱动第一级柔性铰链311动作的效果。

作为本实施例中优选的，所述第二级柔性铰链机构32包括：第二级柔性铰链321和第二压电陶瓷驱动器322，所述第二压电陶瓷驱动器322带动所述第二级柔性铰链321动作。通过第二压电陶瓷驱动器322，能够实现驱动第二级柔性铰链321动作的效果。

作为本实施例中优选的，所述第三级柔性铰链机构33包括：第三级柔性铰链331和第三压电陶瓷驱动器332，所述第三压电陶瓷驱动器332带动所述第三级柔性铰链331动作。通过第三压电陶瓷驱动器332，能够实现驱动第三级柔性铰链331动作的效果。

作为本实施例中优选的，所述第一操作臂1和所述第二操作臂2上设置有预紧弹簧5。能够实现良好的预紧效果。

作为本实施例中优选的，所述第一操作臂1末端设置有探针6。

作为本实施例中优选的，所述第二操作臂2上设置有螺纹安装孔7。能够实现良好的安装固定效果。

作为本实施例中优选的，所述容置腔4数量为多个。

本发明的工作原理如下：

预紧弹簧5将第一操作臂1和第二操作臂2进行预紧，使操作机械臂末端处于被压缩状态，通过预紧弹簧5可实现对压电陶瓷驱动器的预紧；

第一压电陶瓷驱动器312伸长时，第一级柔性铰链311发生扭转，其余部分由于预紧弹簧5预紧仍处于刚体状态，导致操作臂末端向右发生扭转；

第二压电陶瓷驱动器322伸长时，第二级柔性铰链321发生扭转，其余部分由于弹簧预紧仍处于刚体状态，导致操作臂末端向左发生扭转；

第三压电陶瓷驱动器332伸长时，第三级柔性铰链331发生扭转，其余部分由于弹簧预紧仍处于刚体状态，导致操作臂末端向右发生扭转。

本发明还具有如下有益效果：

1、本发明不限于三级串联，可根据工作空间要求进行多级串联；

2、在保证柔性铰链在线性范围内，可使得各级能线性叠加，便于控制；

3、基于立体柔性铰链结构的微纳操作机械臂，工作空间大，结构紧凑，成本低，控制简单。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

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