[发明专利]一种大行程柔性二维运动平台

说明书

本发明公开了一种大行程柔性二维运动平台，包括：固定基座(4)；与所述固定基座(4)同轴放置的运动平台(1)；以及放置于运动平台(1)和固定基座(4)之间的柔性虎克铰链(2)和线性作动器(3)；所述线性作动器(3)共四个呈对称均匀分布；所述柔性虎克铰链(2)位于四个线性作动器(3)中间；所述线性作动器(3)和柔性虎克铰链(2)两端通过螺钉分别与运动平台(1)下端面和固定基座(4)上端面连接；所述固定基座(4)上分布有螺纹安装孔，用于与外部结构相连；所述柔性虎克铰链(2)包括上柔性铰链支座(2‑1)，中间运动块(2‑2)，以及下柔性铰链支座(2‑3)，与运动平台(1)与固定支座均采用螺钉连接；所述线性作动器(3)共四个，与运动平台(1)和固定支座均采用螺钉连接；该平台适合高精度大行程角度的运动应用。

技术领域

本发明属于一种二维运动运动平台，具体涉及一种大行程柔性二维运动平台。

背景技术

二维运动平台一般用于实现平台法线方向的高精度二维指向而广泛应用于医疗器械，航空航天，工业控制等领域。传统的二维运动运动平台常采用两轴四框架结构结合包括轴承在内的传统刚性运动副实现二维转动，此类机构工作范围较大且应用成熟广泛。但也存在着在运动过程中受限于传统刚性运动副摩擦空回等影响而导致运动精度受限的问题。

基于上述原因，本发明提出一种大行程柔性二维运动平台机构，通过柔性运动副解决传统包括轴承在内的刚性运动副存在的摩擦空回等问题，而显著提升机构运动精度。同时，采用大行程柔性铰链设计而解决目前柔性运动副广泛存在的运动范围较小等问题。在航天、近空间、航空、地面和海洋平台等成像过程中，由于平台振动和扰动等各种影响因素都会造成视轴抖动，极大地降低了望远镜的空间分辨率，需要利用摆镜对视轴抖动进行实时补偿。快摆机构主要由柔性支撑结构、驱动器以及运动平台组成，随着空间光学技术的发展，对快摆机构提出了更大行程、更高精度的需求。而现有的快摆机构大多采用压电驱动，虽然带宽高但是行程小，已不能满足现有的技术需求了。此外作为支撑结构的二维柔性铰链大致可分为三类，切口型二维柔性铰链、柱形切槽虎克铰链以及普通簧片型虎克铰链。前两种柔性铰链虽然结构简单刚度大但是转动角度较小，后一种柔性铰链虽然转角大但是结构刚度较小影响精度。

发明内容

本发明主要在于提供一种大行程柔性二维运动平台，该运动平台运动行程大、运动精度高、结构紧凑刚度大，非常适合高精度大行程角度的运动应用。

为实现上述目的，本发明的一种大行程柔性二维运动平台，包括：固定基座；与所述固定基座同轴放置的运动平台；以及放置于运动平台和固定基座之间的柔性虎克铰链和线性作动器；所述线性作动器共四个呈对称均匀分布；所述柔性虎克铰链位于四个线性作动器中间；所述线性作动器和柔性虎克铰链两端通过螺钉分别与运动平台下端面和固定基座上端面连接；所述固定基座上分布有螺纹安装孔，用于与外部结构相连；所述运动平台可通过螺钉与反射镜结构进行连接，实现摆镜的功能。

进一步地，所述柔性虎克铰链包括上柔性铰链支座；中间运动块；下柔性铰链支座；所述上柔性铰链支座包括支撑侧板、连接孔、支撑底板、安装接口以及蝶形柔性结构；所述上柔性铰链支座为U型对称结构，支撑侧板、连接孔及蝶形柔性结构共两个，位于支撑底板两侧，关于支撑底板对称；所述安装接口有四个，均匀分布于支撑底板上；所述下柔性铰链支座和上柔性铰链支座结构相同，对称交叉放置于中间运动块的两侧；所述中间运动块包括减重通槽、定位凸台以及连接螺纹孔；所述定位凸台有四个，分别位于中间运动块四个侧面的中央；所述连接螺纹孔有八个，中间运动块每侧两个，位于定位凸台两侧；所述中间运动块和上柔性铰链支座以及下柔性铰链支座均通过连接孔和连接螺纹孔用螺钉进行连接；所述安装接口用于柔性虎克铰链与外部结构进行连接。