2-DOF并联柔性结构微动平台的新构型及尺寸优化

来源：机器人杂志2016年第3期北京时间：

作者：崔玉国, 阮超, 马剑强, 郑绍雍, 淳华

摘要：为了获得具有良好静、动态特性的 2-DOF 并联柔性结构微动平台，在给出平台新构型的基础上，对其进行尺寸优化设计．基于 Stewart 并联机构思想并对其进行相应的结构改变，设计出了具有对称双圆弧薄板式弹性单元体的 2-DOF 并联柔性结构微动平台新构型．采用悬臂曲梁变形理论给出了平台各方向的刚度表达式，进而通过加权组合法建立了综合考虑各方向刚度的平台尺寸优化的统一目标函数；采用序列二次规划（SQP）法对所建立的数学模型进行了求解．通过实验测试了优化平台与未优化平台的静、动态特性，结果表明：在 150 V 驱动电压作用下，优化平台 x、y 方向的位移分别为 22.98μm、23.15 μm，满足设计要求；优化平台x、y、z 方向的固有频率分别为 1.731 kHz、1.722 kHz、1.725 kHz，在各方向的动态特性更加均衡；在 50 N 阶跃输入力作用下，优化平台 x、y 方向的响应时间分别为 18 ms、20 ms，明显快于未优化平台．

关键词：微动平台, 并联结构, 圆弧形柔性薄板, 尺寸优化, 有限元分析