CN105189198A - 旋转致动器驱动的振动隔离 - Google Patents

Abstract

一种用于从向振动隔离系统的振动输入隔离悬吊平台的主动振动隔离系统，包括外骨骼、旋转致动器(600)以及从外骨骼分开的驱动机构，以用于向悬吊设施提供来自旋转致动器(600)的力输出。旋转致动器可以包括相对于彼此旋转的内转子和外转子。旋转致动器相对于振动隔离系统基底和悬吊平台可以是自由平移的，并且内转子和外转子两者相对于外骨骼可以是自由旋转的。

Description

旋转致动器驱动的振动隔离

相关申请的交叉引用

背景技术

振动隔离系统试图从振动干扰隔离有效负载。振动隔离系统可以是被动的、半主动的或完全主动的。完全主动的振动隔离系统采用在没有任何干扰的情况下能够施加任意幅度和相位的力的源作为隔离系统的一部分。用于振动隔离系统的一些应用是地面车辆、船舶或航空器。诸如客车、长途卡车、建筑设备等的车辆通常采用某种类型的悬挂系统作为振动隔离系统以便于将车辆乘员与由车辆在其沿着路径(路径可能在道路上和/或不在道路上)行进时遭遇的干扰所导致的振动隔离。然而，在一些车辆中，车辆悬挂可能不足以有效地将乘客与道路导致的干扰隔离。这可能在诸如半拖车卡车的牵引车之类的车辆中尤其如此，其可能具有比乘用车辆“更粗糙”的悬挂，并且其司机可能乘坐很长的时间。诸如这些的车辆可以具有第二悬挂，以控制在乘员的座椅与车厢之间的相对运动。座椅悬挂可以是被动的、半主动的或可以是完全主动的。

发明内容

在一个方面，一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统包括用于在行程范围上相对于基底支撑悬吊平台的外骨骼，包括第一转子和第二转子的旋转致动器，其中第一转子和第二转子两者相对于外骨骼是自由旋转的，其中旋转致动器相对于悬吊平台和振动隔离系统基底是自由平移的。

各个实施例可以包括一个或多个以下特征。驱动机构与外骨骼分开，以用于向悬吊平台与基底之间施加来自旋转致动器的输出力。旋转致动器被偏置到振动隔离系统基底的侧面，并且驱动机构被布置为在或接近悬吊平台的重心处驱动悬吊平台。旋转致动器在介于外骨骼到悬吊平台的连接与外骨骼到基底的连接中间的点处被惯性地耦合到外骨骼。针对悬吊平台相对于基底在整个行程范围上的位移，第一转子和第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周。驱动机构包括枢转联杆，该驱动机构的每个枢转联杆的耦合到旋转致动器的至少第一端经由旋转轴承被耦合到旋转致动器。枢转联杆是预加负载的。在每个枢转联杆中的旋转轴承包括一对旋转轴承，并且该预加负载通过在该对旋转轴承之间放置柔性元件而被施加。枢转联杆被弹簧元件预加负载，弹簧元件也从旋转致动器卸载振动隔离平台的静态重量。枢转联杆包括保持为压缩的第一对枢转联杆以及保持为拉伸的第二对枢转联杆。保持为压缩的枢转联杆被定向为处于相对于保持为拉伸的枢转联杆的不同角度。驱动机构包括凸轮和凸轮从动件。外骨骼包括一对剪叉机构，其中每个剪叉机构具有中心枢转点，其中旋转致动器被惯性地耦合到被耦合在两个剪叉机构的中心枢转点之间的中心轴。外骨骼包括第一剪叉机构，该第一剪叉机构包括第一次联杆和第二次联杆以及不等长度的第一主联杆和第二主联杆，其中第一主联杆和第二主联杆在中间点处被枢转地耦合到彼此；第二剪叉机构，该第二剪叉机构包括第三次联杆和第四次联杆以及不等长度的第三主联杆和第四主联杆，其中第三主联杆和第四主联杆在第二中间点被枢转地耦合到彼此；其中第一剪叉机构和第二剪叉机构在预期的行程范围上相对于基底支撑悬吊平台，其中随着振动隔离系统在预期的行程范围上位移，第一主联杆和第二主联杆平行地穿过，并且随着振动隔离系统在预期的行程范围上位移，第三主联杆和第四主联杆平行地穿过。第一次联杆、第二次联杆、第三次联杆和第四次联杆被定向在相同的方向上。第一次联杆、第二次联杆、第三次联杆和第四次联杆与彼此平行。第一次联杆、第二次联杆、第三次联杆和第四次联杆具有相等的长度。旋转致动器被惯性地耦合到中心轴，该中心轴被耦合在两个剪叉机构的第一中间点和第二中间点之间。柔性带状电缆向旋转致动器提供电气信号并且从旋转致动器接收电气信号。柔性带状电缆围着旋转致动器的外部缠绕。

在另一方面，一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括用于在行程范围上相对于基底支撑悬吊平台的外骨骼，包括第一转子和第二转子的旋转致动器，其中第一转子和第二转子两者相对于外骨骼是自由旋转的，其中旋转致动器被惯性地耦合到悬吊平台和基底中的一个；以及与外骨骼分开的驱动机构，以用于耦合来自第一转子和第二转子两者的输出力到悬挂平台和基底中旋转致动器并未惯性耦合到的一个。

各个实施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。驱动机构包括枢转联杆。枢转联杆是预加负载的。针对悬吊平台相对于基底在其整个预期的行程范围上的位移，第一转子相对于第二转子的相对旋转小于一整圈。

在另一方面，一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括用于在基底之上支撑悬吊平台的外骨骼，包括第一转子和第二转子的旋转致动器，其中针对悬吊平台相对于基底的整个行程范围，第一转子和第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周；以及与外骨骼分开的驱动机构，以用于耦合来自第一转子和第二转子两者的输出力到悬挂平台和基底中旋转致动器并未惯性耦合到的一个。

各个实施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。驱动机构包括枢转联杆。枢转联杆是预加负载的。针对悬吊平台相对于基底在其整个预期的行程范围上的位移，第一转子相对于第二转子的相对旋转小于一整圈。

在另一方面，一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括用于在基底之上支撑悬吊平台的外骨骼，包括第一转子和第二转子的旋转致动器，其中针对悬吊平台相对于基底的整个行程范围，第一转子和第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周；以及与外骨骼分开的驱动机构，以用于向悬吊平台和基底中的至少一个施加来自旋转致动器的输出力。

各个实施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。驱动机构包括枢转联杆。枢转联杆经由旋转轴承被附接到旋转致动器、悬吊平台和振动隔离系统基底。枢转联杆经由旋转轴承被附接到旋转致动器，并且经由柔性套管被附接到悬吊平台和振动隔离系统基底。第一转子被惯性地固定到被选择为振动隔离系统基底和悬吊平台中的一个的机械地面基准。第一转子相对于机械地面基准是旋转固定的。第一转子相对于机械地面基准是旋转自由的。第一转子和第二转子相对于被选择为振动隔离系统基底和悬吊平台中的一个的机械地面基准是旋转自由的。

在另一方面，一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括用于在基底之上支撑悬吊平台的外骨骼，以及用于输出力来在行程范围上相对于基底位移悬吊平台的旋转致动器，该旋转致动器包括第一转子和第二转子，其中针对悬吊平台在整个行程范围上相对于基底的位移，第一转子和第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周，其中旋转致动器相对于悬吊平台和振动隔离系统基底是自由平移的。

各个实施例可以包括以上特征和/或以下所述的任意一个。旋转致动器被惯性地耦合到外骨骼在介于外骨骼到悬吊平台的连接与外骨骼到振动隔离系统基底的连接之间的中间的部分。旋转致动器的第一转子和第二转子两者相对于外骨骼是自由旋转的。外骨骼包括一对剪叉机构。每个剪叉机构具有中心枢转点，其中旋转致动器被耦合在两个剪叉机构的中心枢转点之间。

在另一方面，一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括用于在基底之上支撑悬吊平台的外骨骼，以及用于输出力来在行程范围上相对于基底位移悬吊平台的旋转致动器，该旋转致动器包括第一转子和第二转子，其中针对悬吊平台在整个行程范围上相对于基底的位移，第一转子和第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周，其中旋转致动器相对于悬吊平台和振动隔离系统基底是自由平移的。

附图说明

图1是具有被动车辆悬挂和主动振动隔离座椅系统的车辆的示意图。

图2a是主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图2b是另一主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图2c是另一主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图2d是另一主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图2e是另一主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图2f是另一主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图3a是另一主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图3b是另一主动振动隔离系统的一个实施例的示意图。

图4a是省略了外骨骼框架的一些部分的剪叉外骨骼机构的透视图。

图4b是包括图4a的外骨骼框架的省略的部分的剪叉外骨骼机构的透视图。

图5a是处于折叠位置的剪叉外骨骼的透视图。

图5b是处于扩展位置的剪叉外骨骼的透视图。

图6是示出致动器、驱动联杆、中心轴和气动弹簧的双重作用的飞行致动器的透视图。

图7是图6的系统被包括在图5b的外骨骼组件的(旋转的)透视图。

图8是驱动联杆的一端的剖视图。

图9a是振动隔离系统的选择部分的透视图，示出了具有用于驱动联杆的预加负载的联杆装置和弹簧支撑的实施例。

图9b是图9a的振动隔离系统的选择部分的另一透视图，示出了系统驱动联杆的取向。

图10是使用凸轮和凸轮从动件作为直接驱动机构的主动振动隔离系统的实施例的透视图。

具体实施方式

本公开导向主动振动隔离系统。主动振动隔离系统将在提供从向耦合有振动隔离系统的基底应用的振动输入到设施(其将包括其上存在有效负载的悬吊平台，但也可包括其它元件)的隔离的方面进行描述。主动振动系统在基底与悬吊平台之间施加受控的力以便于向其上存在有效负载的悬吊平台提供振动隔离。本文公开的许多实施例将讨论被应用到车辆座椅的主动振动系统。然而，应当理解的是所描述的振动隔离系统并不限于车辆座椅中的应用。在本文中构思了期望从一些振动输入隔离有效负载的任何应用。

隔离的设施包括从输入振动隔离的整个结构。在主动座椅的情况下，座椅顶部框架、座垫、扶手等是悬吊设施的所有部分。附加地，主动悬吊座椅的乘员也将成为该设施的部分(因为我们在隔离中最感兴趣的是乘员，在该示例中乘员将是有效负载)。待被进一步描述的实施例涉及主动悬挂系统的部件的布置，这些部件被定位在正在振动的结构与期望从该振动隔离的有效负载之间。

在图1的悬挂中，悬挂12是包括力源20、传感器22和控制器24的主动座椅悬挂。一些主动悬挂可以具有多个传感器，甚至可能具有多个力源。悬挂12还可以具有弹簧26以支撑座椅28的静态重量。弹簧26可以是具有可控制弹簧常数的可变弹簧或者是提供以应用可控制预加负载的弹簧。在图1的示例中，力源20被惯性耦合到车辆底板25。

在操作中，车轮15在其穿越路径16时穿越干扰。沿着该路径的干扰导致力被施加到车轮，该力继而通过车辆悬挂弹簧18和阻尼器19传递到车辆底板25。安置在车辆悬挂元件18和19上的车辆主体(留意仅示出车辆的一个轮)通常被称为簧载质量，并且车轮组件的质量通常被称为非簧载质量。非簧载质量的运动赋予力到悬挂元件，其继而赋予力到簧载质量。座椅悬挂12被用来将座椅28与簧载车辆质量的运动隔离。

传感器22检测与座椅28的垂直运动相关的量(诸如垂直加速度、垂直位移或者垂直速度)。传感器22(以及其它传感器，如存在)的输出被提供作为到控制器24的输入数据。基于向其供应的数据，控制器24确定什么输出力应当由力源20施加以便于控制座椅28的运动，并且控制器24发出导致力源20施加所需的力的命令。以上解释是主动的闭环振动控制系统的运作的简化讨论。适用于作为座椅悬挂12使用的主动的闭环振动控制系统在Umethala等人的美国专利号7,983,813、名为“主动悬挂(ActiveSuspending)”中进行了详细描述，其整体通过引用被结合到本文。

在US7,983,813中，公开的力源是带有动磁电枢的线性致动器。在一些应用中，线性致动器可以不是最优选择。例如，针对所需的相同量的行程，理想的可以是采用可以配合进比线性致动器可以配合进的更小的物理包覆的力源。附加地，在期望高效率和/或紧凑性的应用中，旋转致动器可以是更好地选择。在线性致动器中，线性致动器电枢的延长到定子包覆以外的部分并不显著地贡献致动器的力输出。

本文描述的实施例从振动控制系统的元件的特定布置方式获益，如将以更多细节描述的。本文公开的实施例采用了旋转致动器。已经避免了使用传统的传输机构，诸如滚珠螺母和滚珠螺杆、行星齿轮头等。通过引入其中电动机的多次旋转被转换成传输输出的不同数量的旋转的运动比(通常电动机的更多旋转被转换成传输输出的更少的旋转以提供使得用于期望的输出力的电动机尺寸减少的力放大系数)，这样的传统传输机构可以提供允许针对特定应用的电动机的尺寸的有用的好处。然而，理想的是将运动传感器定位到力被施加到受控元件(即，作为悬吊设施的部分的悬吊平台)处的点附近。传输的存在将力源的力输出的施加点与待被控制的悬吊平台相分离(传输被设置在力源与设施的悬吊平台部分之间)。任何不规则的传输，如侧隙、打滑、摩擦、静摩擦等均可引入在控制回路中不稳定性的可能性。通常，避免传输机构中的余隙、噪声和磨损是非常困难的，特别是在随着部件磨损、润滑剂劣化等的长期工作期间。通过避免在闭环控制以内使用传统的传输机构避免了这些困难。

理想的是，以至少振动隔离系统被布置以控制的运动的自由度，在力源输出与悬吊设施之间存在尽实际的直接耦合。更具体地，理想的是避免形成在主要力输出被施加到悬吊设施之前从振动隔离系统通过诸如外骨骼(外骨骼的示例随后进行更详细的描述，并且可以包括四连杆、剪叉机构、伸缩系统、线性轴承系统等)之类的次要支撑结构的主要力输出的路径。我们将涉及以受控的运动自由度耦合直接在主动振动隔离系统中待被隔离的设施与隔离系统基底之间的旋转致动力源，使得其不形成通过外骨骼的路径，如同直接驱动。被用来提供直接驱动耦合的机构将被称为直接驱动机构。直接驱动机构的一些示例是枢转联杆和/或凸轮/从动结构，其将在后续部分进行更加详细的说明。

在一些实施例中，直接驱动机构采用枢转联杆以从力源向设施(和/或在力源与振动隔离系统基底之间)传递力。通常，枢转联杆相对于其耦合在力源上的位置的角度位移将相对较大。将联杆耦合到力源将优选地使用旋转轴承而被完成，该旋转轴承不限制该联杆末端相对于其与力源的连接位置的相对旋转，但限制该联杆相对于其与力源的连接位置的平移。

通常，与第一联杆连接点相对于力源连接位置(如以上所述)所见相比，连接到悬吊设施和/或振动隔离系统基底的联杆末端的角度位移见到较少的相对于其与设施的(和/或到机械地面的)相应的连接位置的角度位移。在一些实施例中，随着到力源的第一连接点被完成，枢转联杆到设施(和/或振动隔离系统基底)的该连接也利用旋转轴承被完成。在一些实施例中，由于相对角度位移需求被降低，旋转轴承可以被旋转顺应的弹性体套管或挠曲取代。该套管或挠曲应当是旋转顺应的，从而允许联杆末端相对于设施(和/或振动隔离系统基底)连接点的所需的角度位移，同时基本上限制联杆末端相对于其到设施(和/或到振动隔离系统基底)的连接点位置的平移。

以上描述的直接驱动机构采用允许联杆末端关于它们与力源、设施和/或振动隔离系统基底的相应的连接点的所需的相对旋转、同时限制联杆末端相对于它们相应的连接点的平移运动的元件，以将联杆末端连接到力源以及连接到设施和/或振动隔离系统基底(根据需要)。旋转轴承、旋转顺应的套管、挠曲或者可以适应必要的相对旋转同时基本上限制相对平移运动的任何其它已知机构可以被用作直接驱动机构的部分，并且本文的公开并不限于使用任何特定的连接机构。

在本文描述的实施例中，驱动机构和独立支撑机构(其还将被称为外骨骼)两者均被使用。这样的布置方式存在若干益处。如前所述，驱动机构被配置为使得其将来自旋转致动器的力输出直接地耦合到悬吊平台(在通常情况下，耦合是从旋转致动器到设施的。在主动悬吊座椅的示例中，耦合是在旋转致动器与座椅顶部的框架之间的，或者到安装座椅顶部框架的平台的。)运动传感器可以被置于悬吊平台上，在或接近力源的力输出被耦合到悬吊平台的位置处。当在闭环振动控制系统中使用时，将运动传感器定位在或接近设施上的力施加点处是有利的，因为其它设施结构的其它外来振动和弯曲模式的影响可以被最小化。这样的布置改进了闭环控制系统的稳定性。附加的传感器可以根据所需被定位在其它地方。

单独的外骨骼的使用从必须抵抗可能出现在系统中的外来负载(侧负载、弯矩等)中解除直接驱动机构。通过减轻抵抗到外骨骼的外来负载的需求，设计最小化齿隙、打滑、摩擦等的直接驱动机构变得更容易。例如，对于枢转联杆直接驱动机构，外骨骼的使用最小化了在枢转联杆中轴承必须承受的弯曲负载。最小化在轴承中的弯曲、扭转等可显著增加它们有效使用寿命、降低摩擦以及允许在该应用中使用较不昂贵的轴承。

外骨骼被配置为抵抗外来力(除了在受控的运动自由度上之外)，所以驱动机构减轻对抵抗这种力的需要。这简化了力源和驱动联杆机构的设计，并且增加了系统的可靠性。附加地，通过外骨骼(支撑结构)的控制环路不是封闭的，其增强了隔离系统的稳定性。

针对振动隔离系统被配置为以期望的自由度轴线控制运动的情况，对于外骨骼而言理想的但不需要的是限制设施相对于振动隔离系统的基底的运动沿着受控轴线是直线的。在主动悬吊座椅应用中，对于座椅顶部的运动而言理想的但不必要的是相对于车辆底板是直线的。剪叉机构是适用于与本文描述的各种实施例使用的外骨骼的一个实施例。剪叉机构可以提供直线的或接近直线的运动。常规的剪叉机构通常使用滑动表面或线性轴承，在滑动表面或者附加的成本(在线性轴承的情况下)的情况下其可引入诸如增加的摩擦力、嘎嘎响、磨损、余隙可控性问题等问题。仅使用枢转联杆的剪叉机构的一个实施例具有特定益处，其将在随后的部分中进行详细描述。也可以使用本领域中已知的诸如伸缩结构、线性轴承或其它直线悬挂机构之类的其它外骨骼结构。

一些有效的外骨骼机构将运动限制为曲线。可以使用本领域中已知的各种枢转联杆机构，诸如四连杆。如果使用将运动限制为曲线的外骨骼，驱动机构也必须被配置为除了受控的运动轴线自由度之外在一个或多个其它自由度适应运动。在四连杆外骨骼中不需要滑动表面或线性轴承，其提供成本和可靠性的益处。旋转轴承与线性轴承或滑动表面相比通常较不昂贵、更加可靠、并且较少地经受余隙、静摩擦和其它非线性特征。然而，作为当使用诸如四连杆之类的机构时的结果，允许曲线运动导致引入另一自由度的运动(当该四连杆被配置用于垂直的主运动轴线时是前后或侧向的)。引入附加自由度的运动在一些应用中可能是有问题的。

常规的旋转致动器通常被描述为具有转子部件和定子部件，其中转子相对于定子旋转。在通常的应用中，定子相对于机械基准(既惯性地也旋转地)被固定并且转子相对于固定的定子旋转。然而，这是旋转致动器的多少有些武断和限制的描述。对于本公开的目的，比起具体识别转子和定子，我们将描述内转子和外转子。旋转致动器允许在内转子与外转子之间的相对旋转。各种实施例将被描述为以各种方式将内转子和外转子中的一者或两者耦合到振动隔离系统的各个部分。在一些实施例中，转子中的一个可以相对于机械地面基准(诸如振动隔离系统基底或者悬吊平台)被旋转地固定。在一些实施例中，两个转子相对于机械地面基准都将是自由旋转的。在一些实施例中，针对悬吊平台相对于振动隔离系统基底的整个行程范围，内转子相对于旋转制动器的外转子的相对旋转被限制为小于一整周。在一些实施例中，针对悬吊平台相对于振动隔离系统基底的整个行程范围，内转子相对于机械地面基准的相对旋转以及外转子相对于机械地面基准的相对旋转每个均被限制为小于一整周。

存在若干类型的旋转致动器，并且本发明并不被限制为使用任意特定类型的旋转致动器。旋转致动器可以是DC旋转电机或者AC旋转电机。它们可以使用永磁体，也可以是不依赖于永磁体的感应或开关磁阻电机。旋转致动器可以使用诸如NdFeB之类的稀土永磁体或者使用较不昂贵的陶磁体或者不使用磁体。旋转致动器可以是液压或气动的。本文公开的实施例并不以任何方式被限制为关于采用来创造在内转子与外转子之间的相对运动的物理原理，并且可以使用任何已知的旋转致动器。

存在多种方式使得其中旋转致动器可相对于主动振动隔离系统中的基底和设施被安装，并且存在多种方式使得其中内转子相对于外转子的相对角度位移可以被用来提供在振动隔离系统基底与设施之间的输出力。图2a-2f和3a-3c示意性地示出了使用旋转致动器的主动振动隔离系统的各种实施例。这些示图描述了旋转致动器、直接驱动机构、振动隔离系统基底和悬吊平台(设施)的布置方式。出于清楚的目的，省略了外骨骼和控制系统的细节。

在图2a中，旋转致动器100被惯性地固定到机械地面基准。在该申请中，机械地面基准指的是所选择的任意机械基准点。机械地面基准可以被选择为在该系统内几乎任何点(或者甚至系统外部的点，如大地)。然而，在本文公开的实施例中，机械地面基准将通常被选择为振动隔离系统基底或者悬吊平台。在图2a中，机械地面基准被选择为振动隔离系统基底101。在图2b中，机械地面基准被选择为悬吊平台102。通过被惯性地固定(到机械地面)，我们指的是旋转致动器100的整个质量在空间中以与其被惯性耦合到的机械地面基准相同的方式相对于大地平移。在图2a中，旋转致动器100与基底101一起移动。在图2b中，旋转致动器100与悬吊平台102一起移动并且旋转致动器100的质量变为悬吊平台102的移动质量的部分。

在一些实施例中，旋转致动器100被惯性地耦合到主动悬挂系统除了基底101或悬吊平台102之外的一些部分。在该配置中，旋转致动器100相对于基底101和悬吊平台102平移。我们将该配置称为飞行致动器。这些配置被示出在图3a-3b中，并且将在以下进行具体描述。

在一些实施例中，旋转致动器的内转子和外转子中的一个相对于机械地面基准被旋转固定，并且内转子和外转子中的另一个可以相对于机械地面旋转。在图2a中，旋转致动器100的外转子103相对于机械地面(基底101)被旋转固定(以及惯性固定)。内转子104可以相对于机械地面以及相对于悬吊平台102旋转。直接驱动机构105将内转子104耦合到悬吊平台102。在图2a中，所示的直接驱动机构是枢转联杆机构，其中刚性联杆106通过旋转轴承110被耦合到内转子104并且还经由第二旋转轴承111被耦合到悬吊平台102。诸如凸轮和凸轮从动件之类的其它直接驱动机构也可以在此被使用以替代旋转联杆直接驱动机构。

在图2b的实施例中，旋转致动器被惯性地固定到悬吊平台102。外转子103相对于悬吊平台是旋转固定的，其在该实施例中已经被选择为机械地面基准。内转子104可以相对于机械地面以及相对于基底101旋转。直接驱动机构105将内转子104耦合到基底101。直接驱动机构105包含刚性联杆106，其通过旋转轴承110被耦合到内转子104并且也通过旋转轴承112被耦合到振动隔离系统基底101。

在图2c的实施例中，旋转致动器内转子104相对于被选择为基底101的机械地面被惯性地及旋转固定，并且外转子103被允许相对于机械地面旋转。外转子103经由直接驱动机构105被耦合到悬吊平台102。直接驱动机构105包含刚性联杆106。刚性联杆106经由第一旋转轴承113被耦合到外转子103并且经由第二旋转轴承111被耦合到悬吊平台102。

在图2d的实施例中，内转子104相对于已经被选择作为机械地面的悬吊平台102惯性固定且旋转固定。直接驱动机构105将外转子103耦合到振动隔离系统基底101。直接驱动机构105包含刚性联杆106，其通过旋转轴承113被旋转地耦合到外转子103并且也通过旋转轴承112被旋转地耦合到振动隔离系统基底101。

在一些实施例中，允许内转子104和外转子103两者相对于基底101和悬吊平台102两者旋转。在图2e的实施例中，旋转致动器100被惯性耦合到机械地面，在该实施例中机械地面是基底101。内转子104和外转子103两者相对于基底101和悬吊平台102两者是自由旋转的。不像内转子104或者外转子103中的一者相对于机械地面旋转固定的前述实施例，在该实施例中，无论内转子104还是外转子103都不相对于机械地面被旋转固定。内转子和外转子两者相对于机械地面都是自由旋转的实施例在本文中被称为双重作用。通常，在双重作用的实施例中，内转子和外转子在相对于彼此的相反方向上旋转。

第一刚性联杆123通过第一旋转轴承124被耦合到内转子104并且经由第二旋转轴承125被耦合到悬吊平台102。第二刚性联杆130经由第三旋转轴承113被耦合到外转子103并且经由第四旋转轴承111被耦合到悬吊平台102。此外，延伸通过旋转致动器的中心轴140被固定到内转子104并且通过第五旋转轴承141被耦合到致动器底座150。致动器底座150被固定到(并因此也被惯性地固定到)已经被选择为机械地面的振动隔离系统基底。在图2e和2f中，仅示出单个致动器底座150。然而，在实践中，中心轴延伸通过电动机并且耦合到位于电动机的任一侧上的致动器底座。在图2e和2f中示出的实施例中，中心轴被固定到内转子并且被旋转耦合到(多个)致动器底座。将中心轴固定到内转子的实际的益处在于中心轴可以随后被用作用于曲柄臂的安装点以用于将直接驱动联杆耦合到内转子，其提供了封装的灵活性。可替代地，中心轴可已经被固定到致动器底座并且通过轴承被旋转地耦合到内转子。

图2f示出了与图2e的实施例大致相似的另一个实施例。将不对其详细进行描述，除了要提及机械地面被选择为悬吊平台，而不是如图2e中的基底。

在双重作用的旋转致动器布置中，理想但不需要的是对于外转子相对于机械地面的特定角度位移对应于悬吊平台相对于基底的位移，并且对于内转子相对于机械地面的相同的角度位移对应于悬吊平台相对于基底的相同的位移。这可以通过采用被连接到转子的期望半径的曲柄臂而被完成。作为直接驱动联杆与转子之间的连接点的曲柄销可以被定位在期望长度的曲柄臂的末端处。用于实现这点的曲柄臂341的使用在图3b中被示出。(应当注意图3b事实上描绘了在电动机并不惯性地耦合到隔离系统基底或者悬吊平台的配置中使用的联杆的连接。该布置将被简短描述。然而，在图3b中使用的改变内转子曲柄臂的有效半径的相同配置也适用于其它实施例，诸如图2e和2f的双重作用的惯性固定的实施例，以及在本公开中所示的其它实施例。)在该实施例中，有效内转子直径被制成等于外转子刚性联杆的连接相对于致动器的旋转中心的直径。

到机械地面的惯性耦合通过在旋转致动器支撑与外转子之间的旋转轴承被完成的其它实施例(未示出)也是可能的。该布置比如图2e和2f中所示的通过中心轴的惯性连接较不实际，并且将不会进行进一步描述。然而，这样的布置在本文中被构思。

如前所述，飞行致动器的实施例也是可能的。在飞行的致动器实施例中，旋转致动器不需要被惯性地耦合到振动隔离系统基底或者悬吊平台。在飞行的致动器实施例中，致动器被允许相对于振动隔离基底和悬吊平台两者平移。然而，致动器以允许在悬吊平台与基底之间从旋转致动器通过直接驱动机构的以受控的运动自由度施加力的方式被限制。双重作用、飞行的致动器的实施例被示出在图3a-3b并且将在随后的段落中以更多细节进行描述。

诸如凸轮和凸轮从动件之类的其它直接驱动机构也可以被使用以替代旋转联杆直接驱动机构。在双重作用的飞行致动器的实施例中使用凸轮和凸轮从动件的示例直接驱动机构在图10中被示出。凸轮1030被连接到致动器1000的外转子并且驱动凸轮从动件1050。凸轮从动件1050被连接到悬吊平台(悬吊平台在该示图中已经被省略以允许下面的结构可见)。凸轮1031被固定到中心轴1040，其被固定到致动器1000的内转子。凸轮1031驱动凸轮从动件1051，并且凸轮从动件1051被固定到振动隔离系统基底。凸轮1030和凸轮从动件1050类似于图3b的枢转联杆330，并且凸轮1031和凸轮从动件1051类似于联杆331和图3b的曲柄臂341。在此应当注意的是凸轮和凸轮从动件可能被用作本文描述的其它实施例中的直接驱动联杆，并且不被限于与双重作用的飞行致动器的实施例一起使用。

图4a和4b描绘了使用仅需要枢转联杆的剪叉机构的用于振动隔离系统的外骨骼。不需要滑动接触或者线性轴承。图4a和4b提供了剪叉外骨骼支撑结构400的透视图，其中图4a使得振动隔离系统框架的一些部分被移除以更好地显示剪叉结构的元件。结构400具有被安装在振动隔离系统的相对侧上的两个剪叉机构。第一剪叉机构430包括一对主支撑连杆432和433，通过中心安装的轴承440被枢转地连接到彼此，在结构400的一侧上形成第一主剪叉机构。第二剪叉机构431部分地可见于剪叉机构430背后。第二剪叉机构431在结构上与剪叉机构430相同并且将不会做出进一步描述。

主联杆432经由轴承442被枢转地连接到隔离的平台402。主联杆432经由轴承435也被枢转地连接到次联杆434。主联杆433经由轴承441被枢转地连接到振动隔离基底401。主联杆433经由轴承438也被枢转地连接到次联杆437。如前所述，次联杆434被连接到主联杆432，并且经由轴承436也被枢转地连接到振动隔离基底401。如前所述，次联杆437被耦合到主联杆433，并且经由轴承439也被枢转地连接到隔离的平台402。可以见到的是，剪叉机构430(以及剪叉机构431)并不使用任何滑动表面或者线性轴承。引入次联杆允许剪叉机构仅使用旋转轴承来工作。因为旋转轴承可以比线性轴承成本更低且更加可靠，并且与使用滑动表面相比具有更低的摩擦和静摩擦的自由度，这是有利的。

还可以见到的是，主联杆432和433的长度不等。在剪叉机构中使用不等长度的主联杆允许随着悬吊平台102相对于振动隔离系统基底401移动，主联杆经过彼此。即，主联杆可以通过主联杆彼此平行的点而交叉。允许剪叉机构通过该交叉点移动改进了剪叉外骨骼的运动的总体线性度。将交叉点移动到接近外骨骼悬挂行程的中点进一步改进了线性度。

如前所述，在剪叉机构中可能有利的是利用次枢转联杆替代通常在传统剪叉机构中使用的滑动表面和/或线性轴承。使用次枢转联杆的一个潜在的缺点在于增加的次联杆的端点的运动是弧形的而不是线性的。弧形路径引入了在另一自由度的运动，而这不是理想的。最小化在该不想要的自由度的运动的一个方法将会是使用长联杆，使得弧形运动接近于线性运动(在随联杆长度趋于无限大的极限中，联杆末端行程接近于真正的线性运动)。然而，这可能不提供可用的方案，因为在许多应用中封装长联杆可产生问题。为了克服该缺点，增加的次联杆(联杆434和437)两者均被定向在远离它们所附接到的主联杆构件的相同方向上。它们可以从主联杆连接点指向上或者指向下，只要每个次联杆朝向相同的方向。当次联杆被对准在相同方向(即平行)并且具有相同的长度时，一个次联杆末端的运动与线性的误差由第二添加的次联杆补偿。

将一个剪叉机构束缚到另外的剪叉机构的结构并未进行描述，因为它们的结构对于本文要求保护的发明是不重要的。应当留意的是，存在该对剪叉机构可以被束缚到彼此以增加外骨骼结构的刚性的各种方式，并且本文公开的实施例并不限于剪叉机构被耦合到彼此的特定方式。

图3a示出了针对振动隔离系统的双重作用的飞行致动器力源实施例的示意性表示。在该示图中省略了外骨骼和致动器与隔离系统的惯性连接的细节。致动器300包括内转子304和外转子303。致动器300被耦合到直接驱动机构305，其包括直接驱动联杆330、331，中心轴340，曲柄臂341和相关联的轴承，如将要进行描述的。外转子303经由轴承313被枢转地连接到第一直接驱动联杆330。直接驱动联杆330的另一端经由轴承311被枢转地连接到悬吊平台302。内转子304被固定到中心轴340。在该示图中，中心轴340沿着垂直于纸的平面定向的轴线延伸通过致动器。曲柄臂341被固定到中心轴340。曲柄臂341被枢转地连接到第二直接驱动联杆331。第二直接驱动联杆331也被枢转地连接到振动隔离系统基底301。

针对期望致动器300施加力以致使悬吊平台302远离振动隔离系统基底301而被位移的情况，内转子304以顺时针方式旋转以通过联杆331向振动隔离系统基底301施加向下的力。同时，外转子303以逆时针方式旋转以通过联杆330向悬吊平台302施加向上的力。

图3b示出了在图3a中示意性地示出的系统的物理实施方式，其中在每个附图中相同的要素被相同地标号。在图3b中，仅示出致动器和直接驱动机构。在图3b的透视图中，可以见到中心轴340如何从致动器300延伸出去。未示出的是中心轴340延伸出致动器300的背侧以及中心轴340支撑两端的部分，如以下进行讨论的。在中心轴340的每一端上的是一对轴承350(在图3b中仅一对轴承可见)。针对力源和图3b的直接驱动机构与剪叉类型的外骨骼一起使用的情况，中心轴340的末端通过轴承350被旋转耦合到每个剪叉机构的主联杆彼此耦合的主剪叉枢转点。该对轴承350中的一个轴承将中心连接轴耦合到第一主剪叉联杆，并且该对轴承中的第二个轴承将中心轴耦合到第二主剪叉联杆。

具有中心轴但没有力源、直接驱动机构和隔离的平台的剪叉外骨骼的扩展和收缩示图在图5a和5b中示出。可以见到，中心轴将以与主剪叉枢转点在空间中平移的相同方式在空间中平移。致动器的惯性被有效地耦合到剪叉枢转点。然而，因为中心轴通过轴承被旋转地耦合到枢转点，没有由致动器产生的力矩通过枢转点被耦合到外骨骼结构中。应当理解的是，在飞行致动器的实施例中，致动器不需要被惯性地耦合到中心连接轴。当剪叉机构被用作外骨骼时，与中心轴的连接是方便的但不需要的。致动器可以被惯性地耦合到外骨骼相对于悬吊平台以及振动隔离系统基底平移的其它部分。可替代地，除了外骨骼之外，单独的支撑机构可以被用来支撑致动器，同时允许致动器相对于振动隔离系统基底以及悬吊平台平移。还应当理解的是，致动器被耦合到的中心轴可以是同心或偏心的从而减小致动器的质量的前后惯性影响。

如前文提及的，主动振动隔离系统可以包括弹簧机构，该弹簧机构可以具有静态弹簧常数或者在系统控制下以一些方式可以变化的可控的弹簧常数。在一些实施例中，弹簧机构被用来支撑振动隔离平台及其有效载荷，以抵消静态和缓慢变化的负载。该弹簧辅助主动振动致动器并因而可以减小平均功率消耗和/或减小致动器在主动振动隔离系统中所需的尺寸，其中与液压致动器相对的是，主动致动器是电致动器。当诸如空气弹簧之类的可变弹簧可用时，致动器并不需要支撑静态负载。在一些实施例中，空气弹簧可以被耦合在悬吊平台与振动隔离系统基底之间。

随着收缩的高度与振动隔离平台的冲程的比率接近一比一，常规的气动弹簧不再能够满足该应用的性能需求。在期望有接近1的比率的一些实施例中，一个替代方案通过轭和轴承的方式将气动弹簧连接到中心轴。这允许实现非常紧凑的设计。在该配置中，需要两倍的气动力以支撑给定的平台负载，同时需要一半的气动弹簧冲程。图6描绘了如图3b中所示的相同的结构，添加有轭660、气动弹簧661和662、空气控制线663的部分。未示出的是旋转轴承，其将轭660旋转地耦合到中心轴340。因为在将弹簧连接到中心轴时需要两倍的力而中心轴的位移是悬吊平台的位移的1/2，一对气动弹簧被部分地使用。附加地，使用一对空气弹簧改进了对称性并且有助于组织该系统随其在其行程范围上操作而摇晃。

图7示出了图6的结构被集成到外骨骼以及图5的中心轴。在图5a-5b或者图6中未示出的唯一添加的元件器件是电子模块710。这些模块包含主动振动隔离系统电子器件，诸如系统控制器、电动机控制器和功率放大器、系统功率源等。可以见到的是，致动器600被偏置到振动隔离基底的侧面。这允许用于电子器件模块710的空间被封装在振动隔离基底的包覆以内。附加地，通过偏置旋转致动器的位置，驱动机构可以被布置为在或接近悬吊设施的中心处驱动悬吊平台。

还在图7中示出的是柔性带状电缆720和721，以用于向致动器600提供电气信号并且接收来自致动器600的电气信号。这些电缆向致动器600提供功率并且接收来自位于致动器600以内的传感器的信号。柔性电缆是致动器在空间中相对于系统电子器件模块(通常在振动隔离系统基底中)平移的实施例所需要的用来适应相对运动。附加地，对于外转子相对于系统电子器件的位置旋转的实施例，电缆也必须适应该相对旋转。在双重作用的飞行电动机实施例中(在图7中所示)，外转子随着其从隔离系统基底向上平移而顺时针旋转因而松开该带状电缆，并且随着其向着隔离系统基底向下平移而逆时针旋转因而围绕致动器壳体的外侧缠绕及松开该柔性带状电缆。通过以该方式围绕致动器壳体的外侧运转该电缆，带状电缆的弯曲半径可以被保持较大，这减小了由电缆在其被挠曲时所见的弯曲应力。

前述各种实施例全部采用旋转轴承来将系统的各个要素耦合到一起。理想的是，这些轴承在它们的有效使用寿命上具有最小摩擦、余隙、静摩擦等，以便于不引入对于闭环振动控制器的问题。由于随时间推移的公差和磨损，在系统的预期操作寿命上保证没有余隙的特性。最小化轴承中的余隙的一种方式是在产品寿命上保证轴承在所有操作条件下都是预加负载的。

图8示出了包括用于针对旋转轴承提供预加负载的元件的单个直接驱动联杆800的部分。如果多于一个驱动联杆被用在系统中，在每个驱动联杆中的每个轴承组件将使用与将对联杆800进行描述的相似的构造。附加地，相似的轴承构造可以根据所需被用于各种系统轴承。一对角度接触轴承801、811被定位在联杆800的每一端(在图8中仅示出一端)。轴承801包括内座圈802、外座圈803和被捕获在内座圈802与外座圈803之间的球804。轴承811包括内座圈812、外座圈813和被捕获在内座圈812与外座圈813之间的球814。联杆轴820被配合到内轴承座圈802和812的ID中。轴820具有抵着内座圈812安置的肩部821。在连杆820的相对侧，固定夹822围绕轴820被配合并且抵着内座圈802的外直径被压上，从而将轴820保持就位。

轴承801和811被压到其中内座圈802和812彼此相对的孔中。随着外座圈803和813被压到该孔中，它们在球804和814上施加负载，其继而加载彼此相对的内座圈。该压配合操作以将球抵着内座圈进行预加负载。在一些实施例中，内座圈被直接压在一起。该布置的一个缺点在于随着轴承磨损，可形成余隙和游隙。在图8中所示的实施例中，柔性元件、弹簧元件825(其在一个非限制示例中是弹性体，在另一非限制示例中是波形弹簧)被定位在内座圈802与812之间。随着外座圈803和813被就位到孔的预定深度，弹簧825被预加负载。该预加负载可以适应轴承磨损和热改变的显著量，同时维持预加负载状态。

在一些实施例中，浅的接触角度是有利的，通常被指定为“C”型的角度接触或在设定为彼此相对的每个轴承上大约15度的接触角度。其结果是更高的链接横向或径向负载能力与45度接触角度，因此下预加负载需求以抵抗针对在联杆上施加的给定的推力负载在滑动配合轴上的内座圈的移动。

图9a至9b示出了驱动联杆的可替代布置和用于卸载由致动器所见的静态负载的封装弹簧的可替代方式。图9a-9b中公开的元件的布置的一个益处在于重力可以被用来提供驱动联杆的预加负载。第二个益处允许空气弹簧的力与位移特征通过以特定方式布置驱动联杆而被改变。在图9a中，振动隔离系统的若干元件已经被忽略以更好地显示该系统的相关部分。隔离系统基底901和悬吊平台902的壁部分已经被省略并且外骨骼的部分并未示出，使得驱动联杆和弹簧耦合结构可见。致动器900包括内转子904和外转子903。被固定到内转子904的是中心轴940。中心轴940被旋转地耦合到剪叉机构930和931的中心枢转点。当用于剪叉机构931的中心枢转点在该示图中被致动器900掩盖时，剪叉机构930的中心枢转点935是可见的。剪叉机构930包括主剪叉联杆932和933。剪叉机构931包括主剪叉联杆938和939。用于剪叉机构930和931的次联杆被未示出。当剪叉机构被用作图9a-9b的实施例中的外骨骼时，应当理解的是在图9a-9b中所示以及在以下所描述的驱动联杆布置和弹簧支撑机构可以与各种类型的外骨骼一起使用，并且并不被限于与剪叉机构一起使用(无论它们是否使用滑动表面、线性轴承或是次联杆布置)。

弹簧元件(未示出)驻留在由上弹簧支撑件954和下弹簧支撑件955组成的弹簧支撑结构以内。在一个非限制示例中，弹簧元件是气动(空气)弹簧。然而，其它弹簧元件可以被用来取代气动弹簧。上弹簧支撑件954被旋转地耦合到驱动联杆951。驱动联杆951被旋转地耦合到曲柄臂941。曲柄臂941被固定到中心轴940，并且中心轴940被固定到内转子904。上弹簧支撑件954也经由枢转销960(其还可以是旋转轴承、旋转柔性的套管、挠曲或者允许旋转但限制其它相对运动的其它元件)被旋转地耦合到悬吊平台902，使得上弹簧支撑件954可以相对于悬吊平台902倾斜。

内转子904也连接到中心轴940、曲柄臂941和驱动联杆950。驱动联杆950经由旋转轴承被旋转地耦合到曲柄臂941，并且在一个非限制示例中也经由旋转轴承被旋转地耦合到悬吊平台902。

下弹簧支撑件955被旋转地耦合到驱动联杆953。驱动联杆953经由曲柄销被旋转地耦合到外转子903。下弹簧支撑件955也经由枢转销961(其还可以是旋转轴承、旋转柔性的套管、挠曲或者允许旋转但限制其它相对运动的其它元件)被旋转地耦合到振动隔离系统基底901，使得下弹簧支撑件955可以相对于振动隔离系统基底901倾斜。外转子903也被旋转地耦合到驱动联杆952，并且驱动联杆952被旋转地耦合到振动隔离系统基底901。

在图9a-9b中描绘的驱动联杆的布置的操作可作如下理解。假设最初不存在弹簧元件，重量被施加到悬吊平台，并且致动器被命令以产生输出力来试图保持悬吊平台在固定位置。当重量被施加时，产生试图减小悬吊平台与振动隔离系统基底之间的间距的力。施加的重量产生推动驱动联杆950的力，致使其向内转子904施加逆时针力矩。附加地，该重量还产生(向上)推动驱动联杆952的力，致使其向外转子903施加顺时针力矩。为了抵抗悬吊平台的位移，致动器需要输出力(力矩)以对抗由施加的重量生成的那些力(力矩)。致动器被命令为同时输出顺时针的力矩到内转子904以及逆时针的力矩到外转子903。其结果是联杆950和952两者被压缩地加载。驱动联杆950和952被添加的重量有效地预加负载。

在图6的实施例中，一对空气弹簧经由轭机构660被耦合在中心轴与振动隔离系统基底(在图6中未示出)之间。这些弹簧抵消静态负载I(重量)，并且结果是移除在联杆上的预加负载，其移除在旋转耦合机构(通常是旋转轴承但可以是如前所述的其它机构)上的预加负载。补偿预加负载的该移除的一种方法是将图8的额外元件添加到轴承结构，如前所述。替代方案是采用弹簧支撑机构和图9a-9b中所示的额外一对驱动联杆951和953，从而在允许弹簧抵消静态负载时向轴承系统施加预加负载。

现在假设弹簧元件被放置到系统中的弹簧支撑元件954与955之间。当重量被施加到系统时，驱动联杆950和952被“推动”，如它们在不存在弹簧时的那样。联杆950被推动向下，其致使曲柄臂941的逆时针旋转，如前所述。然而，驱动联杆951也被附接到曲柄臂941，并且随着曲柄臂941逆时针旋转，驱动联杆951被“拉拽”向下。驱动联杆951由于其被连接到上弹簧支撑件954而拉拽上弹簧支撑件954并且作用以使其向下倾斜。附加地，当施加重量时，驱动联杆952被“推动”向上，其致使外转子903顺时针旋转。驱动联杆953被附接到外转子903，并且当外转子903顺时针旋转时，驱动联杆953被“拉拽”向上。由于驱动联杆953被连接到下弹簧支撑件955，下弹簧支撑件955将被向上倾斜。其结果是，上和下弹簧支撑件向着彼此倾斜，压缩位于它们之间的弹簧。当弹簧被移位时，其施加与该位移成比例的力，其导致预加负载施加到连杆和旋转的耦合机构，同时静态负载从电动机偏移并由弹簧支撑。连杆950和952被保持为压缩并且联杆951和953被保持为拉伸，只要存在一些静态负载。如果出于一些原因悬吊平台经受0g，那么预加负载将不出现，但这在存在重力时的典型应用中通常将不是一个问题。

从图9a-9b中所示的联杆的使用中产生了一个附加的益处。改变驱动联杆机构的几何特征以改变作为系统的位移的函数的施加到弹簧的力是可能的。事实证明，在本申请中可用的典型的气动弹簧在弹簧远离其标称中心延伸固定的距离时输出的力与在其远离其标称中心向内压缩相同的距离时输出的力不同。该特定的非线性特性可以被联杆的几何特征抵消，其可以提供减小在特定应用中致动器的最大力输出需求的益处。

在图9b中的布置提供了向位于上弹簧支撑件954与下弹簧支撑件955之间的弹簧元件施加的力与位移的期望修改。可以见到的是，驱动联杆950和951是非平行的，并且驱动联杆952和953是非平行的。附加地，驱动联杆950和951可以具有不同的长度，并且驱动联杆952和953可以具有不同的长度。调节在驱动联杆的对之间的偏置角度和/或调节联杆的相对长度被用来改变力与位移的特征，并且联杆几何特征的调节可以被用来补偿弹簧元件的非理想的特性。

在图9b中，轴线A-A在其到曲柄臂941的连接处穿过联杆951的旋转中心，以及联杆951到上弹簧支撑件954的连接的旋转中心。轴线A-B在其到曲柄臂941的连接处穿过联杆950的旋转中心(其与联杆951到曲柄臂941的连接的旋转中心重合)，以及联杆950到悬吊平台902的连接的旋转中心。轴线C-C在其到外转子903的连接处穿过联杆953的旋转中心，并且穿过联杆953到下弹簧支撑件955的连接的旋转中心。轴线C-D在其到外转子903的连接处穿过联杆952的旋转中心(其与联杆953到外转子903的连接重合)，并且穿过联杆952到振动隔离基底901的连接的旋转中心。可以见到的是，轴线A-A和A-B是非平行的，并且轴线C-C和C-D是非平行的。

若干实施方式已经被描述。然而，将理解的是，可以做出附加的修改而不偏离本文描述的发明构思的精神和范围，并且相应地，其它实施例也处于以下权利要求书的范围以内。

Claims (41)

1.一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括：

外骨骼，用于在行程范围上相对于所述基底支撑所述悬吊平台；

旋转致动器，包括第一转子和第二转子，其中所述第一转子和所述第二转子两者相对于所述外骨骼是自由旋转的，并且；

其中所述旋转致动器相对于所述悬吊平台以及所述振动隔离系统基底是自由平移的。

2.根据权利要求1所述的振动隔离系统，进一步包括与所述外骨骼分开的驱动机构，以用于在所述悬吊平台与所述基底之间施加来自所述旋转致动器的输出力。

3.根据权利要求2所述的振动隔离系统，其中所述旋转致动器被偏置到所述振动隔离系统基底的侧面，并且所述驱动机构被布置为在或接近所述悬吊平台的重心处驱动所述悬吊平台。

4.根据权利要求2所述的振动隔离系统，其中所述旋转致动器在介于所述外骨骼到所述悬吊平台的连接与所述外骨骼到所述基底的连接中间的点处被惯性地耦合到所述外骨骼。

5.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其中针对所述悬吊平台相对于所述基底在整个行程范围上的位移，所述第一转子和第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周。

6.根据权利要求2所述的振动隔离系统，其中所述驱动机构包括枢转联杆。

7.根据权利要求6所述的振动隔离系统，其中所述驱动机构的每个枢转联杆的耦合到所述旋转致动器的至少第一端经由旋转轴承被耦合到所述旋转致动器。

8.根据权利要求6所述的振动隔离系统，其中所述枢转联杆被预加负载。

9.根据权利要求7所述的振动隔离系统，其中所述枢转联杆被预加负载。

10.根据权利要求9所述的振动隔离系统，其中在每个枢转联杆中的所述旋转轴承包括一对旋转轴承，并且所述预加负载通过在所述对旋转轴承之间放置柔性元件而被施加。

11.根据权利要求6所述的振动隔离系统，其中所述枢转联杆被弹簧元件预加负载，所述弹簧元件也从所述旋转致动器卸载所述振动隔离平台的静态重量。

12.根据权利要求11所述的振动隔离系统，其中所述枢转联杆包括保持为压缩的第一对枢转联杆以及保持为拉伸的第二对枢转联杆。

13.根据权利要求12所述的振动隔离系统，其中保持为压缩的所述枢转联杆被定向为处于相对于保持为拉伸的所述枢转联杆的不同角度。

14.根据权利要求2所述的振动隔离系统，其中所述驱动机构包括凸轮和凸轮从动件。

15.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其中所述外骨骼包括一对剪叉机构，其中每个剪叉机构具有中心枢转点，其中所述旋转致动器被惯性地耦合到被耦合在所述两个剪叉机构的所述中心枢转点之间的中心轴。

16.根据权利要求1所述的振动隔离系统，其中所述外骨骼包括：

第一剪叉机构，包括不等长度的第一主联杆和第二主联杆以及第一次联杆和第二次联杆，其中所述第一主联杆和所述第二主联杆在中间点处被枢转地耦合到彼此，

第二剪叉机构，包括不等长度的第三主联杆和第四主联杆以及第三次联杆和第四次联杆，其中所述第三主联杆和所述第四主联杆在第二中间点处被枢转地耦合到彼此，

其中所述第一剪叉机构和所述第二剪叉机构在预期的行程范围上相对于所述基底支撑所述悬吊平台，

其中随着所述振动隔离系统在所述预期的行程范围上被位移，所述第一主联杆和所述第二主联杆平行地穿过，并且随着所述振动隔离系统在所述预期的行程范围上被位移，所述第三主联杆和所述第四主联杆平行地穿过。

17.根据权利要求16所述的外骨骼，其中所述第一次联杆、所述第二次联杆、所述第三次联杆和所述第四次联杆被定向在相同的方向上。

18.根据权利要求16所述的外骨骼，其中所述第一次联杆、所述第二次联杆、所述第三次联杆和所述第四次联杆与彼此平行。

19.根据权利要求17所述的外骨骼，其中所述第一次联杆、所述第二次联杆、所述第三次联杆和所述第四次联杆具有相等的长度。

20.根据权利要求18所述的外骨骼，其中所述第一次联杆、所述第二次联杆、所述第三次联杆和所述第四次联杆具有相等的长度。

21.根据权利要求16所述的振动隔离系统，其中所述旋转致动器被惯性地耦合到中心轴，所述中心轴被耦合在所述两个剪叉机构的所述第一中间点和所述第二中间点之间。

22.根据权利要求1所述的振动隔离机构，进一步包括柔性带状电缆，以用于向所述旋转致动器提供电气信号并且从所述旋转致动器接收电气信号。

23.根据权利要求22所述的振动隔离系统，其中所述柔性带状电缆围着所述旋转致动器的外部缠绕。

24.一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括：

外骨骼，用于在行程范围上相对于所述基底支撑所述悬吊平台；旋转致动器，包括第一转子和第二转子，其中所述第一转子和所述第二转子两者相对于所述外骨骼是自由旋转的，其中所述旋转致动器被惯性地耦合到所述悬吊平台和所述基底中的一个，以及；

驱动机构，与所述外骨骼分开，以用于将来自所述旋转致动器的所述第一转子和所述第二转子两者的输出力耦合到所述悬吊平台以及所述基底中的所述旋转致动器并未被惯性地耦合到的一个。

25.根据权利要求24所述的振动隔离系统，其中所述驱动机构包括枢转联杆。

26.根据权利要求25所述的振动隔离系统，其中所述枢转联杆被预加负载。

27.根据权利要求24所述的振动隔离系统，其中针对所述悬吊平台相对于所述基底在其整个预期的行程范围上的位移，所述第一转子相对于所述第二转子的相对旋转小于一整圈。

28.一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括：

外骨骼，用于在所述基底之上支撑所述悬吊平台，

旋转致动器，包括第一转子和第二转子，其中针对所述悬吊平台相对于所述基底的完整行程范围，所述第一转子和所述第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周，以及；

与所述外骨骼分开的驱动机构，以用于向所述悬吊平台和所述基底中的至少一个施加来自所述旋转致动器的输出力。

29.根据权利要求28所述的振动隔离系统，其中所述驱动机构包括枢转联杆。

30.根据权利要求29所述的振动隔离系统，其中所述枢转联杆经由旋转轴承被附接到所述旋转致动器、悬吊平台和振动隔离系统基底。

31.根据权利要求30所述的振动隔离系统，其中所述枢转联杆经由旋转轴承被附接到所述旋转致动器，并且经由柔性套管被附接到所述悬吊平台和振动隔离系统基底。

32.根据权利要求28所述的振动隔离系统，其中所述第一转子被惯性地固定到被选择为所述振动隔离系统基底和所述悬吊平台中的一个的机械地面基准。

33.根据权利要求32所述的振动隔离系统，其中所述第一转子相对于所述机械地面基准是旋转固定的。

34.根据权利要求32所述的振动隔离系统，其中所述第一转子相对于所述机械地面基准是旋转自由的。

35.根据权利要求28所述的振动隔离系统，其中所述第一转子和所述第二转子相对于被选择为所述振动隔离系统基底和所述悬吊平台中的一个的机械地面基准是旋转自由的。

36.一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括：

外骨骼，用于在所述基底之上支撑所述悬吊平台，

旋转致动器，用于输出力以相对于所述基底在行程范围上位移所述悬吊平台，所述旋转致动器包括第一转子和第二转子，其中针对所述悬吊平台相对于所述基底在整个行程范围上的位移，所述第一和所述第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周；

其中所述旋转致动器相对于所述悬吊平台以及所述振动隔离系统基底是自由平移的。

37.根据权利要求36所述的振动隔离系统，其中所述旋转致动器被惯性地耦合到外骨骼在介于所述外骨骼到所述悬吊平台的连接与所述外骨骼到所述振动隔离系统基底的连接中间的部分。

38.根据权利要求36所述的振动隔离系统，其中所述旋转致动器的所述第一转子和所述第二转子两者相对于所述外骨骼是自由旋转的。

39.根据权利要求38所述的振动隔离系统，其中所述外骨骼包括一对剪叉机构。

40.根据权利要求39所述的振动隔离系统，其中每个剪叉机构具有中心枢转点，其中所述旋转致动器被惯性地耦合在所述两个剪叉机构的所述中心枢转点之间。

41.一种用于从经受振动输入的基底隔离悬吊平台的振动隔离系统，包括：

外骨骼，用于在所述基底之上支撑所述悬吊平台，

旋转致动器，用于输出力以相对于所述基底在行程范围上位移所述悬吊平台，所述旋转致动器包括第一转子和第二转子，其中针对所述悬吊平台相对于所述基底在整个行程范围上的位移，所述第一转子和所述第二转子相对于彼此的相对旋转小于一整周；

其中所述旋转致动器相对于所述悬吊平台以及所述振动隔离系统基底是自由平移的。