[发明专利]一种八杆冗余构型六自由度振动主动控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及精密机械领域，具体来说，是一种八杆冗余构型六自由度振动主动控制装置。

背景技术

随着高分辨率观测、激光通讯等技术的广泛应用，对高性能、高可靠性稳定平台的需求日益迫切。高精度光学设备和激光设备要求工作在低噪声环境中，而基座产生的扰动会影响这些设备的正常工作。由于这些扰动大多属于100Hz以下的低频扰动，很难通过被动方式进行有效控制，因此研究开发针对低频振动控制的平台成为亟待解决的问题。

目前振动主动控制平台大多采用六杆Stewart并联机构构型，它具有精度高、刚度大、结构稳定、承载能力强、动态特性好等优点，特别是其六自由度运动能力为精密设备的全方位振动控制提供了很好的解决方案。但六杆Stewart隔振平台属于无冗余并联机构，只要有一根作动杆出现故障就会导致隔振平台失去作用，因此很难满足航空航天等行业的高可靠性要求。为解决这一问题，研究具有冗余备份杆的振动控制平台便成为这一领域的必然研究方向。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种具有冗余备份作动器的高可靠性六自由度振动主动控制平台，以弥补传统六杆平台可靠性低的问题。

本发明一种八杆冗余构型六自由度振动主动控制装置，包括上平台、下平台以及八个主动隔振机构。其中，上平台与下平台水平设置，上平台与下平台间通过八个主动隔振机构相连。

所述的下平台周向上设置有八个连接槽B，所述的上平台周向上设置有四个连接槽A，连接槽A与连接槽B分别在上平台与下平台的周向上交错布置；其中每个连接槽A上连接两个主动隔振机构的上平台柔性铰链，所述的两个主动隔振机构的下平台柔性铰链分别与两个连接槽B连接，所述的两个连接槽B距离所述的连接槽A的距离相等并且最小；

所述主动隔振机构包括上平台柔性铰链、动态力传感器、音圈电机作动器、下平台柔性铰链；其中，下平台柔性铰链与音圈电机作动器一端相连，音圈电机作动器的另一端与动态力传感器一端同轴连接，动态力传感器的另一端连接有上平台柔性铰链。

所述音圈电机作动器包括音圈电机作动器动子和音圈电机作动器定子。音圈电机做动器动子位于音圈电机作动器定子内部，所述音圈电机作动器动子包括动子伸出杆、膜片弹簧、动子线圈和动子导向杆。动子导向杆上部由下至上依次套接有动子线圈、膜片弹簧和动子伸出杆。动子线圈为空心圆筒结构，顶部为圆台结构，动子线圈的外圈上绕有线圈；膜片弹簧为中部镂空的圆形薄片。其中动子线圈中的圆台部分顶部与膜片弹簧底部接触，膜片弹簧顶部与动子伸出杆的底部接触。动子伸出杆、膜片弹簧、动子线圈和动子导向杆之间紧密连接。

所述音圈电机作动器定子包括顶部直线轴承、定子顶盖、定子外壳、永磁体、底部直线轴承和定子底盖。定子外壳呈中空圆筒状，定子外壳内部下方设置有一阶梯圆台筒状结构与定子外壳内壁相连，圆环结构永磁体固定套接在阶梯圆台筒状结构外圈，永磁体与定子外壳内壁间存在间隙。

其中，音圈电机作动器动子中的动子导向杆下部位于定子外壳内部的阶梯圆台筒状结构内。底部直线轴承与顶部直线轴承均具有空心圆柱结构，底部直线轴承上的空心圆柱结构位于定子外壳内部的阶梯圆台筒状结构内，且与动子导向杆下部套接，并与定子外壳内部的阶梯圆台筒状结构底部固连。空心圆锥结构的定子底盖套在底部直线轴承外侧，与定子外壳底部固连；顶部直线轴承上的空心圆柱结构套接在音圈电机作动器动子中动子伸出杆上，空心圆锥状的定子顶盖套接在音圈电机作动器动子中动子伸出杆上，与定子顶盖固连。定子顶盖与定子外壳顶部固连。

通过上述结构的八杆冗余构型振动主动控制平台，具有六自由度运动能力，可以进行全方位的振动隔离和抑制。其主动部件音圈电机作动器响应速度快、定位精度高、可靠性好，可使本发明振动主动控制平台对振动进行有效隔离和抑制。

本发明的优点在于：

(1)本发明采用了八杆构型，比传统六杆构型的平台多出两个冗余杆，使平台在两根作动器发生故障时依然可以正常工作，提高了平台的整体可靠性；

(2)本发明通过八根音圈电机作动器伸缩运动，上平台可实现三自由度平动和三自由度转动运动，当这六个自由度的运动与下平台传来的运动方向相反时，可实现六自由度全方位的振动隔离效果，使上平台拥有安静的工作环境，大大提高安装在上平台上的光学设备及激光设备的精度；

(3)本发明八杆冗余构型六自由度振动主动控制装置中由于没有传动部件，因此响应速度快、精度高、可靠性好。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为上平台上V型槽A及其分布位置示意图；

图3为下平台上V型槽B及其分布位置示意图；