申请/专利权人：吉林大学

申请日：2020-10-28

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN112082851B

主分类号：G01N3/02

分类号：G01N3/02;G01N3/04;G01N3/06;G01N3/42;G01N3/46;G01N3/56

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2021.01.01#实质审查的生效;2020.12.15#公开

摘要：本发明涉及一种软骨不规则表面力学性能测试的多自由度宏微驱动平台，属于精密驱动领域。包括宏微驱动模块、装夹模块、传感与检测模块；宏微驱动模块的六自由度宏观刚性驱动结构安装在底座上，三自由度微观驱动柔性球铰结构连接在六自由度宏观刚性驱动结构与装夹模块之间；通过六自由度宏观刚性驱动结构与三自由度微观驱动柔性球铰结构相互配合，实现平台刚柔耦合驱动；传感与检测模块固定安置在六自由度宏观刚性驱动结构的上移动板上，实时反馈精准调控并定位拟开展测试的微区。优点在于：探针不动且不破坏软骨结构的情况下测定完整的软骨的微观力学性能：软骨表面全局的硬度、杨氏模量与摩擦系数等力学性能的分布特性等性能图谱。

主权项：1.一种软骨不规则表面力学性能测试的多自由度宏微驱动平台，其特征在于：实现软骨不规则表面任意微区微观精准定位；包括三个模块：宏微驱动模块、装夹模块、传感与检测模块；所述宏微驱动模块包括基于并联结构的六自由度宏观刚性驱动结构和基于压电陶瓷驱动的三自由度微观驱动柔性球铰结构，所述六自由度宏观刚性驱动结构安装在底座（1）上，三自由度微观驱动柔性球铰结构连接在六自由度宏观刚性驱动结构与装夹模块之间；通过六自由度宏观刚性驱动结构与三自由度微观驱动柔性球铰结构相互配合，实现平台刚柔耦合驱动；所述传感与检测模块固定安置在六自由度宏观刚性驱动结构的上移动板（5）上，实时反馈精准调控并定位拟开展测试的微区；装夹模块置于最上方，夹持不同尺寸规格、不同曲面形貌的软骨；所述的六自由度宏观刚性驱动结构由十二个虎克铰结构（3）、六个伸缩杆（4）、下移动板（2）、上移动板（5）构成，刚性并联结构复合联动实现六自由度的宏观刚性驱动；底座（1）与下移动板（2）通过嵌套式连接，提供周向旋转运动；旋转手柄（20）相互呈120°固定连接在下移动板（2），以加大六自由度平台旋转运动范围；下移动板（2）与六个伸缩杆（4）之间利用虎克铰结构（3）耦合连接；上移动板（5）与六个伸缩杆（4）利用虎克铰结构（3）耦合连接；所述的三自由度微观驱动柔性球铰结构由压电陶瓷（10）、球壳（12）、电源接线口（11）、上移动板支撑杆（6）构成，三个压电陶瓷（10）分别置于球壳（12）内，所述压电陶瓷（10）通过电源接线口（11）利用逆压电效应在通电情况下，三个压电陶瓷（10）发生耦合微观柔性驱动，利用球铰柔性结构特性带动装夹模块的铝质轻量化夹盘（7）微观精确运动，实现不规则曲面软骨的精准定位的拟开展测试的微观驱动；压电陶瓷（10）与上移动板支撑杆（6）通过螺纹紧固连接，上移动板支撑杆（6）固定在上移动板（5）上；压电陶瓷（10）为锆钛酸铅压电陶瓷的球形结构；所述的装夹模块是：六个楔形夹爪（8）在铝质轻量化夹盘（7）内通过梯形内轨道（14）实现对中性定位，通过夹针（9）与铝质轻量化夹盘（7）螺纹连接对楔形夹爪（8）进行紧定；楔形夹爪（8）上设置一级夹块（15）、二级可拆卸夹块（16）、三级可拆卸夹块（17）、四级夹块（18）；六个模块化楔形夹爪（8）非联动式复合工作，在梯形内轨道（14）实现对中性定位；所述的传感与检测模块是组合式微型传感器（13），分别为线位移传感器、角位移传感器、压电式传感器，三个传感器呈圆形相互夹角为120º等间距分布；其中线位移传感器检测装置线性移动量，角位移传感器检测转过的角度，压电式传感器检测三个压电陶瓷不同的体积变化量，通过空间位姿的实时反馈精准调控并定位拟开展测试的微区。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 吉林大学 软骨不规则表面力学性能测试的多自由度宏微驱动平台

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