CN103137216A - 一种双轴微角摆平台柔性约束结构 - Google Patents

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Abstract

一种双轴微角摆平台柔性约束结构，包括固连于微角摆平台下端的柔性轴向约束铰链，柔性轴向约束铰链的另一端固定在固定外壳底部，还包括四个具有相同形状与尺寸的第一柔性横向约束铰链、第二柔性横向约束铰链、第三柔性横向约束铰链和第四柔性横向约束铰链，第一柔性横向约束铰链、第二柔性横向约束铰链、第三柔性横向约束铰链和第四柔性横向约束铰链一端分别固定于微角摆平台四周的一端，另一端固定于固定外壳内壁；柔性轴向约束铰链轴向刚度相对较大，用以约束微角摆平台轴向运动，四个柔性横向约束铰链具有较大的横向刚度，用以约束微角摆平台横向运动；约束可靠，为实现亚微弧度转角的高速调节提供了基础，同时具备体积小，重量轻的特点。

Description

一种双轴微角摆平台柔性约束结构
技术领域
本发明涉及一种微角摆平台约束结构，具体涉及一种双轴微角摆平台柔性约束结构。
背景技术
目前，微角摆平台在微电子技术、生物工程、航天工程等领域有着日益重要而广泛的应用。其特征是具有较小的角度调节范围和极高的转角分辨率，并且往往还要求具有体积小，重量轻，响应速度高。传统的约束方式是采取万向节支架，万向节支架虽然可以进行大角度范围的调节，但是调节精度低，频带窄，响应慢。而基于柔性铰链的约束方式具有零摩擦、零间隙的固有特征，可实现亚微弧度的转角分辨率。
实际应用中往往要求微角摆平台快速偏转时具有较高的响应速度，但该响应速度受到其控制及柔性约束结构自身的谐振频率的限制。而在转角驱动装置确定的情况下，该谐振频率主要受到微角摆平台约束方式的影响。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双轴微角摆平台柔性约束结构，该机构约束可靠，为实现亚微弧度转角的高速调节提供了基础，同时具备体积小，重量轻的特点。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种双轴微角摆平台柔性约束结构，包括固定连接于微角摆平台1下端的柔性轴向约束铰链2，所述柔性轴向约束铰链2的另一端固定在固定外壳7底部，还包括四个具有相同形状与尺寸的第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6，所述第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6一端分别固定于微角摆平台1四周的一端，另一端固定于固定外壳7内壁。
所述柔性轴向约束铰链2为细长杆结构。
所述第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6均由两片薄板弯曲固定成“人”字形，薄板宽度h远大于其厚度t。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1、柔性轴向约束铰链2为细长杆结构，固定于微角摆平台1和固定外壳7底部之间，轴向刚度相对较大，用以约束微角摆平台1的轴向运动；第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6一端分别固定于微角摆平台1四周的一端，另一端固定于固定外壳7内壁，具有较大的横向刚度，用以约束微角摆平台1的横向平动。
2、第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6均由两片薄板弯曲固定成“人”字形，薄板宽度h远大于其厚度t，因此四个柔性横向约束铰链绕Z轴方向的抗弯刚度远大于绕X轴方向的抗弯刚度，同时由于其特殊结构，沿Y轴方向的抗拉刚度也相对较小。
本发明双轴微角摆平台柔性约束结构，微角摆平台1绕X轴及Y轴旋转的刚度较小，而相比之下在其他自由度上则处于受约束状态。因此，该结构约束可靠，微角摆平台1工作时所需的静态驱动力较小，结构自身具有较高系统工作带宽。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明部件拆分后结构示意图。
图3为横向柔性约束铰链结构示意图。
图4为微摆角平台及其柔性约束示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
如图1和图2所示，本发明一种双轴微角摆平台柔性约束结构，包括固定连接于微角摆平台1下端的柔性轴向约束铰链2，所述柔性轴向约束铰链2的另一端固定在固定外壳7底部，还包括四个具有相同形状与尺寸的第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6，所述第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6一端分别固定于微角摆平台1四周的一端，另一端固定于固定外壳7内壁。
优选的，所述柔性轴向约束铰链2为细长杆结构，轴向刚度相对较大，用以约束微角摆平台1的轴向运动。
如图3所示，作为本发明的优选实施例，所述第一柔性横向约束铰链3、第二柔性横向约束铰链4、第三柔性横向约束铰链5和第四柔性横向约束铰链6均由两片薄板弯曲固定成“人”字形，薄板宽度h远大于其厚度t。因此该柔性横向约束铰链绕X轴方向的抗弯刚度和沿Y轴方向的抗拉刚度远小于绕Z轴方向的抗弯刚度，可用来约束微角摆平台1的横向平动。
如图4所示，为微摆角平台1及其柔性约束示意图，微角摆平台1绕X轴及Y轴旋转的刚度较小，而相比之下在其他自由度上则处于受约束状态。

Claims (3)

1.一种双轴微角摆平台柔性约束结构，其特征在于：包括固定连接于微角摆平台（1）下端的柔性轴向约束铰链（2），所述柔性轴向约束铰链（2）的另一端固定在固定外壳（7）底部，还包括四个具有相同形状与尺寸的第一柔性横向约束铰链（3）、第二柔性横向约束铰链（4）、第三柔性横向约束铰链（5）和第四柔性横向约束铰链（6），所述第一柔性横向约束铰链（3）、第二柔性横向约束铰链（4）、第三柔性横向约束铰链（5）和第四柔性横向约束铰链（6）一端分别固定于微角摆平台（1）四周的一端，另一端固定于固定外壳（7）内壁。
2.根据权利要求1所述的一种双轴微角摆平台柔性约束结构，其特征在于：所述柔性轴向约束铰链（2）为细长杆结构。
3.根据权利要求1所述的一种双轴微角摆平台柔性约束结构，其特征在于：所述第一柔性横向约束铰链（3）、第二柔性横向约束铰链（4）、第三柔性横向约束铰链（5）和第四柔性横向约束铰链（6）均由两片薄板弯曲固定成“人”字形，薄板宽度h远大于其厚度t。
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