[发明专利]一种双轴微角摆平台柔性约束结构

说明书

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。