[發明專利]一種大行程柔性二維運動平臺

在審

• 申請號: 202110045977.5
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112882225A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 敬子建;李含;亓波;譚毅;任戈
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電技術研究所
• 主分類號: G02B26/08
• 分類號: G02B26/08;F16C11/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明

本發明公開了一種大行程柔性二維運動平臺，包括：固定基座(4)；與所述固定基座(4)同軸放置的運動平臺(1)；以及放置于運動平臺(1)和固定基座(4)之間的柔性虎克鉸鏈(2)和線性作動器(3)；所述線性作動器(3)共四個呈對稱均勻分布；所述柔性虎克鉸鏈(2)位于四個線性作動器(3)中間；所述線性作動器(3)和柔性虎克鉸鏈(2)兩端通過螺釘分別與運動平臺(1)下端面和固定基座(4)上端面連接；所述固定基座(4)上分布有螺紋安裝孔，用于與外部結構相連；所述柔性虎克鉸鏈(2)包括上柔性鉸鏈支座(2?1)，中間運動塊(2?2)，以及下柔性鉸鏈支座(2?3)，與運動平臺(1)與固定支座均采用螺釘連接；所述線性作動器(3)共四個，與運動平臺(1)和固定支座均采用螺釘連接；該平臺適合高精度大行程角度的運動應用。

技術領域

本發明屬于一種二維運動運動平臺，具體涉及一種大行程柔性二維運動平臺。

背景技術

二維運動平臺一般用于實現平臺法線方向的高精度二維指向而廣泛應用于醫療器械，航空航天，工業控制等領域。傳統的二維運動運動平臺常采用兩軸四框架結構結合包括軸承在內的傳統剛性運動副實現二維轉動，此類機構工作范圍較大且應用成熟廣泛。但也存在著在運動過程中受限于傳統剛性運動副摩擦空回等影響而導致運動精度受限的問題。

基于上述原因，本發明提出一種大行程柔性二維運動平臺機構，通過柔性運動副解決傳統包括軸承在內的剛性運動副存在的摩擦空回等問題，而顯著提升機構運動精度。同時，采用大行程柔性鉸鏈設計而解決目前柔性運動副廣泛存在的運動范圍較小等問題。在航天、近空間、航空、地面和海洋平臺等成像過程中，由于平臺振動和擾動等各種影響因素都會造成視軸抖動，極大地降低了望遠鏡的空間分辨率，需要利用擺鏡對視軸抖動進行實時補償。快擺機構主要由柔性支撐結構、驅動器以及運動平臺組成，隨著空間光學技術的發展，對快擺機構提出了更大行程、更高精度的需求。而現有的快擺機構大多采用壓電驅動，雖然帶寬高但是行程小，已不能滿足現有的技術需求了。此外作為支撐結構的二維柔性鉸鏈大致可分為三類，切口型二維柔性鉸鏈、柱形切槽虎克鉸鏈以及普通簧片型虎克鉸鏈。前兩種柔性鉸鏈雖然結構簡單剛度大但是轉動角度較小，后一種柔性鉸鏈雖然轉角大但是結構剛度較小影響精度。

發明內容

本發明主要在于提供一種大行程柔性二維運動平臺，該運動平臺運動行程大、運動精度高、結構緊湊剛度大，非常適合高精度大行程角度的運動應用。

為實現上述目的，本發明的一種大行程柔性二維運動平臺，包括：固定基座；與所述固定基座同軸放置的運動平臺；以及放置于運動平臺和固定基座之間的柔性虎克鉸鏈和線性作動器；所述線性作動器共四個呈對稱均勻分布；所述柔性虎克鉸鏈位于四個線性作動器中間；所述線性作動器和柔性虎克鉸鏈兩端通過螺釘分別與運動平臺下端面和固定基座上端面連接；所述固定基座上分布有螺紋安裝孔，用于與外部結構相連；所述運動平臺可通過螺釘與反射鏡結構進行連接，實現擺鏡的功能。

進一步地，所述柔性虎克鉸鏈包括上柔性鉸鏈支座；中間運動塊；下柔性鉸鏈支座；所述上柔性鉸鏈支座包括支撐側板、連接孔、支撐底板、安裝接口以及蝶形柔性結構；所述上柔性鉸鏈支座為U型對稱結構，支撐側板、連接孔及蝶形柔性結構共兩個，位于支撐底板兩側，關于支撐底板對稱；所述安裝接口有四個，均勻分布于支撐底板上；所述下柔性鉸鏈支座和上柔性鉸鏈支座結構相同，對稱交叉放置于中間運動塊的兩側；所述中間運動塊包括減重通槽、定位凸臺以及連接螺紋孔；所述定位凸臺有四個，分別位于中間運動塊四個側面的中央；所述連接螺紋孔有八個，中間運動塊每側兩個，位于定位凸臺兩側；所述中間運動塊和上柔性鉸鏈支座以及下柔性鉸鏈支座均通過連接孔和連接螺紋孔用螺釘進行連接；所述安裝接口用于柔性虎克鉸鏈與外部結構進行連接。