談起六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)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(yùn)動(dòng)能力的并聯(lián)機(jī)構(gòu)飛行模擬器，經(jīng)典的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)由上、下兩個(gè)臺(tái)面和六個(gè)可伸縮的支腿以及它們之間的連接鉸鏈構(gòu)成，其中下面的臺(tái)面通常稱為基臺(tái)，上面的臺(tái)面通常稱為負(fù)載平臺(tái)。六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)通過六個(gè)支腿的伸縮運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載平臺(tái)在工作空間范圍內(nèi)的六自由度運(yùn)動(dòng)，并具有剛度大、精度高、承載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)特性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。因此，多年來被廣泛的應(yīng)用于科研及商業(yè)領(lǐng)域。

與串聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有精度高、剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、承載能力強(qiáng)、運(yùn)動(dòng)慣量小、動(dòng)態(tài)特性好等優(yōu)點(diǎn)，因此從Stewart平臺(tái)誕生以來就在理論和應(yīng)用領(lǐng)域取得了相當(dāng)豐碩的成果。

芯明天作為納米運(yùn)動(dòng)與控制領(lǐng)域的專業(yè)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)企業(yè)，也充分利用了六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的原理，研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)了一款壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)。它的主要特點(diǎn)是該六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)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)器本身的直線運(yùn)動(dòng)精度和分辨率都是非常高的，都可達(dá)納米量級(jí)。

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)

設(shè)計(jì)裝配難度高

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)的裝配與控制是非常有難度的，使用過壓電陶瓷促動(dòng)器的用戶都比較了解，壓電陶瓷促動(dòng)器可承受的拉力是受限的，而對側(cè)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(jī)構(gòu)平臺(tái)的裝配過程中，必須嚴(yán)格避免對壓電陶瓷促動(dòng)器的側(cè)向力和拉力，這對裝配過程有著非常嚴(yán)苛的要求。

控制算法難度高

此外，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制的過程中，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(yùn)動(dòng)行程和精度的實(shí)現(xiàn)，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(cè)向力，這對控制軟件的算法及容錯(cuò)提出更高的要求。并且，每個(gè)運(yùn)動(dòng)姿態(tài)對應(yīng)每軸又有不同的運(yùn)行范圍，要保證平臺(tái)在各個(gè)姿態(tài)下的運(yùn)行范圍內(nèi)控制運(yùn)動(dòng)。

芯明天控制軟件，操作方便，交互溝通性好

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

精度控制簡便，配合笛卡爾坐標(biāo)系

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

芯明天壓電式六自由度精密定位平臺(tái)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、微加工、醫(yī)療外科手術(shù)、航空航天等領(lǐng)域。基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的六自由度精密定位平臺(tái)具有移動(dòng)部件慣量小、動(dòng)態(tài)特性好、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高并且具有高可靠性和重復(fù)性。芯明天壓電六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)精度可達(dá)nm級(jí)，角度精度可達(dá)μrad級(jí)，高精度的運(yùn)動(dòng)控制使得它的應(yīng)用前景更加可觀。

芯明天壓電式六自由度平臺(tái)參數(shù)測試

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)實(shí)測的直線與角度位移與電壓曲線圖如下。

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)實(shí)測的直線與角度分辨率曲線如下圖。

芯明天壓電式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)平臺(tái)的實(shí)測性能參數(shù)如下。

技術(shù)參數(shù)

型號(hào)：H60.XYZTR5S

運(yùn)動(dòng)自由度：X、Y、Z、θx、θy、θz

結(jié)構(gòu)形式：六自由度并聯(lián)式

驅(qū)動(dòng)方式：壓電式

X、Y軸標(biāo)稱行程范圍：80µm

Z軸標(biāo)稱行程范圍：55µm

θx、θy軸偏擺角度范圍：1.2mrad

θz軸旋轉(zhuǎn)角度范圍：1.6mrad

角度分辨率：優(yōu)于0.5μrad（0.1 秒）

直線位移分辨率：優(yōu)于0.5nm

閉環(huán)線性度：優(yōu)于0.1%F.S.

閉環(huán)重復(fù)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(jī)構(gòu)平臺(tái)的高精度運(yùn)動(dòng)定位控制能力，也吸引了黑龍江省電視臺(tái)記者的關(guān)注，對芯明天公司進(jìn)行了相關(guān)采訪與報(bào)道。

在報(bào)道中，芯明天副總經(jīng)理?xiàng)蠲鬟h(yuǎn)先生表示：“作為國內(nèi)精密定位的企業(yè)，我們將更好地把知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為技術(shù)和產(chǎn)品，將繼續(xù)加大研發(fā)力度，豐富產(chǎn)品種類，為半導(dǎo)體核心器件的國產(chǎn)化做出貢獻(xiàn)"。