談起六自由度并聯(lián)機構這個(gè)名詞，就要追溯到1965 年，它由德國學(xué)者 Stewart提出的，是一種具有六自由度運動(dòng)能力的并聯(lián)機構飛行模擬器，經(jīng)典的六自由度并聯(lián)機構平臺由上、下兩個(gè)臺面和六個(gè)可伸縮的支腿以及它們之間的連接鉸鏈構成，其中下面的臺面通常稱(chēng)為基臺，上面的臺面通常稱(chēng)為負載平臺。六自由度并聯(lián)機構平臺通過(guò)六個(gè)支腿的伸縮運動(dòng)可以實(shí)現負載平臺在工作空間范圍內的六自由度運動(dòng)，并具有剛度大、精度高、承載能力強、動(dòng)態(tài)特性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，多年來(lái)被廣泛的應用于科研及商業(yè)領(lǐng)域。

與串聯(lián)機構相比，并聯(lián)機構具有精度高、剛度大、結構穩定、承載能力強、運動(dòng)慣量小、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，因此從Stewart平臺誕生以來(lái)就在理論和應用領(lǐng)域取得了相當豐碩的成果。

芯明天作為納米運動(dòng)與控制領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)設計、生產(chǎn)企業(yè)，也充分利用了六自由度并聯(lián)機構的原理，研發(fā)設計、生產(chǎn)了一款壓電式六自由度并聯(lián)機構平臺。它的主要特點(diǎn)是該六自由度并聯(lián)機構的六個(gè)支腿采用了閉環(huán)式壓電陶瓷促動(dòng)器，而閉環(huán)壓電陶瓷促動(dòng)器本身的直線(xiàn)運動(dòng)精度和分辨率都是非常高的，都可達納米量級。

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機構平臺

設計裝配難度高

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機構平臺的裝配與控制是非常有難度的，使用過(guò)壓電陶瓷促動(dòng)器的用戶(hù)都比較了解，壓電陶瓷促動(dòng)器可承受的拉力是受限的，而對側向力的耐受性是更低的，幾乎為零。

因此，在該壓電式六自由度并聯(lián)機構平臺的裝配過(guò)程中，必須嚴格避免對壓電陶瓷促動(dòng)器的側向力和拉力，這對裝配過(guò)程有著(zhù)非常嚴苛的要求。

控制算法難度高

此外，在整個(gè)運動(dòng)控制的過(guò)程中，六支壓電陶瓷促動(dòng)器的配合聯(lián)動(dòng)控制又是極其重要的，既要保證運動(dòng)行程和精度的實(shí)現，又要保證不對任何一支壓電陶瓷促動(dòng)器產(chǎn)生超限的拉力及側向力，這對控制軟件的算法及容錯提出更高的要求。并且，每個(gè)運動(dòng)姿態(tài)對應每軸又有不同的運行范圍，要保證平臺在各個(gè)姿態(tài)下的運行范圍內控制運動(dòng)。

芯明天控制軟件，操作方便，交互溝通性好

芯明天設計的控制軟件中每個(gè)軸都具有一個(gè)運動(dòng)控制滑塊，可通過(guò)滑塊進(jìn)行六個(gè)自由度的控制，在滑動(dòng)控制的同時(shí)，計算各個(gè)運動(dòng)軸的運行范圍，對超出任意一支壓電陶瓷促動(dòng)器行程范圍的運行控制，系統都會(huì )給出運行提示。

精度控制簡(jiǎn)便，配合笛卡爾坐標系

在控制軟件中，還有對各軸步進(jìn)精度的控制功能，以便于用戶(hù)使用中，在六自由度運動(dòng)平臺的任意當前姿態(tài)下，進(jìn)行單個(gè)軸的納米級微小步進(jìn)控制。并且，六自由度控制軟件采用笛卡爾坐標系來(lái)定義坐標系的角度偏轉。

芯明天壓電式六自由度精密定位平臺的應用領(lǐng)域非常廣泛，主要應用于半導體、微加工、醫療外科手術(shù)、航空航天等領(lǐng)域?；诓⒙?lián)機構的六自由度精密定位平臺具有移動(dòng)部件慣量小、動(dòng)態(tài)特性好、結構緊湊、剛度高并且具有高可靠性和重復性。芯明天壓電六自由度并聯(lián)機構平臺的直線(xiàn)運動(dòng)精度可達nm級，角度精度可達μrad級，高精度的運動(dòng)控制使得它的應用前景更加可觀(guān)。

芯明天壓電式六自由度平臺參數測試

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機構平臺實(shí)測的直線(xiàn)與角度位移與電壓曲線(xiàn)圖如下。

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機構平臺實(shí)測的直線(xiàn)與角度分辨率曲線(xiàn)如下圖。

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機構平臺的實(shí)測性能參數如下。

技術(shù)參數

型號：H60.XYZTR5S

運動(dòng)自由度：X、Y、Z、θx、θy、θz

結構形式：六自由度并聯(lián)式

驅動(dòng)方式：壓電式

X、Y軸標稱(chēng)行程范圍：80µm

Z軸標稱(chēng)行程范圍：55µm

θx、θy軸偏擺角度范圍：1.2mrad

θz軸旋轉角度范圍：1.6mrad

角度分辨率：優(yōu)于0.5μrad（0.1 秒）

直線(xiàn)位移分辨率：優(yōu)于0.5nm

閉環(huán)線(xiàn)性度：優(yōu)于0.1%F.S.

閉環(huán)重復定位精度：優(yōu)于0.1%F.S.

承載能力：5kg

重量：1.3kg

芯明天六自由度并聯(lián)機構平臺的高精度運動(dòng)定位控制能力，也吸引了黑龍江省電視臺記者的關(guān)注，對芯明天公司進(jìn)行了相關(guān)采訪(fǎng)與報道。

在報道中，芯明天副總經(jīng)理楊明遠先生表示：“作為國內精密定位的企業(yè)，我們將更好地把知識與經(jīng)驗轉化為技術(shù)和產(chǎn)品，將繼續加大研發(fā)力度，豐富產(chǎn)品種類(lèi)，為半導體核心器件的國產(chǎn)化做出貢獻"。