一种拓扑优化柔性微夹钳

摘要

本发明一种拓扑优化柔性微夹钳，属于微机电系统技术领域中的微执行器类，是一种柔性电热驱动微夹钳。柔性微夹钳由位移放大部分和驱动部分组成，柔性微夹钳为整体结构，钳体左右对称。位移放大部分M采用拓扑优化方法设计，位移放大部分M包括为任意空心三角形结构的左、右三角形构件和柔性杆。驱动部分包括V型梁阵列，左、右驱动固定杆，左、右电极。该微夹钳结构类型独特新颖，输出位移大，响应速度快，控制简单，便于集成，在夹持物体过程中不需要施加驱动，有效节能，非常适用于夹持微小物体进行微装配、微操作等。

主权项

一种拓扑优化柔性微夹钳，由位移放大部分和驱动部分组成，其特征是，柔性微夹钳为整体结构，钳体左右对称；位移放大部分M采用拓扑优化方法设计，位移放大部分M包括：左、右三角形构件(7a、7b)为任意空心三角形结构，左三角形构件(7a)上端与左上柔性杆(9a)连接，下端与左下柔性杆(6a)连接，左上、左下柔性杆(9a、6a)在驱动过程中发生柔性变形，储存弹性能，右三角形构件(7b)上端与右上柔性杆(9b)连接，下端与右下柔性杆(6b)连接，右上、右下柔性杆(9b、6b)在驱动过程中发生柔性变形，储存弹性能，左侧、右侧柔性杆(8a、8b)为L型，在驱动过程发生柔性变形，其折弯部位为(D、D′)均能储存弹性能，各柔性铰链部分均能储存弹性能；驱动部分包括：V型梁阵列(1)，左、右驱动固定杆(2a、2b)，左、右电极(3a、3b)；改变驱动力和驱动位移大小需要改变V型梁阵列(1)的阵列个数，左、右驱动固定杆(2a、2b)分别与左、右电极(3a、3b)焊接在一起；柔性微夹钳各构件之间的连接关系如下：左、右三角形构件(7a、7b)分别通过第一左、右柔性铰链(A、A′)与位移驱动杆(4)连接，左三角形构件(7a)上端和左上柔性杆(9a)连接于第三右柔性铰链(B′)，下端和左下柔性杆(6a)连接于第二右柔性铰链(E′)，右三角形构件(7b)上端和右上柔性杆(9b)连接于第四左柔性铰链(C′)，下端和右下柔性杆(6b)连接于第五左柔性铰链(F′)，左上、左下柔性杆(9a、6a)分别和左侧柔性杆(8a)连接于第三左、第二左柔性铰链(B、E)，右上、右下柔性杆(9b、6b)分别和右侧柔性杆(8b)连接于第四右、第五右柔性铰链(C、F)，左侧柔性杆(8a)上端与左边钳口(10a)固连，下端与钳体左固定端(5a)连接于第六左柔性铰链(G)，右侧柔性 杆(8b) 上端与右边钳口(10b)固连，下端与钳体右固定端(5b)连接于第六右柔性铰链G′；V型梁阵列(1)通过位移驱动杆(4)与位移放大部分M连接，V型梁阵列(1)两边分别和左、右驱动固定杆(2a、2b)连接，左、右驱动固定杆(2a、2b)分别与左、右电极(3a、3b)焊接在一起。