六自由度精密定位系統Six-degree-of-freedom precision positioning system

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

美國

專利申請案號

12/147,096

專利證號

US 7,940,150 B2

專利獲證名稱

六自由度精密定位系統Six-degree-of-freedom precision positioning system

專利所屬機關 (申請機關)

國立臺灣大學

獲證日期

2011/05/10

技術說明

近年來，資訊電子業急速蓬勃發展，其中精密機械、伺服定位技術在此環節上扮演極具重要之角色。傳統的精密定位機構，大都以直流或交流伺服馬達配合導螺桿造成極大的轉數比來完成精密定位的任務。然而此種系統由於其機構本身之限制，通常存在嚴重的摩擦力問題，此問題影響系統精密度甚鉅。一般克服上述摩擦力的方法中，除了在系統硬體上加強加工精度外，並配合極精密的潤滑油來減少摩擦力，且在控制法則上以各種方法來估計摩擦力大小，並施以一反向力以抵抗磨擦力的影響。不過這些方法都沒有比避免機械上的接觸來的有效，本系統設計出一種同時利用磁力與流體浮力的混合式機構實現新型多自由度電磁致動精密定位平臺。在平臺主體設計，首次利用了流體的特性，來提高平臺本身的可控性，也大大的降低電磁線圈所需消耗的功率，進而達到系統低功率損耗的一大特性。本新型精密定位平臺達成四大目標：第一，擁有大移動行程的能力（此指公釐的範疇）; 第二，精密定位的能力; 第三，採用簡潔而低成本的機構設計; 第四，達到系統低功率損耗的需求。 在系統中，共有八個永久磁鐵黏附在可移動的載台上，以及共有八個相對應的電磁鐵安裝在固定的基座上。在進一步分析與量測永久磁鐵與電磁鐵間的磁力後，即可推導及分析本系統完整的動態模型。再則，由於磁浮系統的先天不穩定現象及系統中存在的不確定因素，為了能確保在定位及追蹤時所有自由度都能保持穩定，我們亦提出了一個適應性的滑動模式控制器。在多方面的實際驗證後，本系統可達到擁有大運動行程的能力（此指公厘的範疇）、精密定位的能力、快速反應…等需求。 The invention relates to a six degree of freedom precise positioning system. By utilizing magnetic force and fluid buoyancy to be the lifting power of the platen, and magnetic force between electronic magnets and permanent magnets to be the driving fore of the platen, the system can work without any lubricant. The system transfers the current to magnetic driving force by using electronic magnets and permanent magnets without any transmission mechanism, so an uncontrollable back lash occurring in the traditional servo positioning system will not happen. The invention can be manufactured by a simple process and utilizes the characteristic of the fluid to achieve a low power consumption, high precise position and quick reaction.

備註

本部(收文號1100033534)同意該校110年6月9日校研發字第1100036312號函申請終止維護專利(台大)

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

產學合作總中心

連絡電話

33669945

網址