[发明专利]基于离子交换聚合金属材料的二维偏转解耦机构及其偏转方法

摘要

一种基于离子交换聚合金属材料的二维偏转机构及偏转方法，该机构包括在XOZ面内，X轴方向的第一驱动装置和第三驱动装置；在YOZ面内，Y轴方向的第二驱动装置和第四驱动装置；每个驱动装置由一根约束在轴承中可自由转动的轴和分别粘接在轴上、底座上的卷曲IPMC材料组成；当XOZ或YOZ面内的两个驱动机构上的IPMC材料输入大小相等，方向相反的驱动电压时，两块卷曲的IPMC材料会分别卷曲和舒张，在沿轴线方向产生同向的扭矩，从而带动所粘接的轴产生同一方向的转动，轴的转动依靠约束解耦连接装置带动中间平台沿该轴线扭转实现平台偏转；此外，本发明具有双轴独立驱动、二维运动解耦、驱动电压低、输出扭矩大、平台偏转角度大、机构体积小、重量轻、功耗低、发热少、精度高等特点。

主权项

1.一种基于离子交换聚合金属材料的二维偏转解耦机构，离子交换聚合金属材料简称IPMC，其特征在于：包括中间偏转台(8)，设置在中间偏转台(8)两侧、位于X轴并关于Y轴对称的第一驱动装置(A)和第三驱动装置(C)，设置在中间偏转台(8)另两侧、位于Y轴并关于X轴对称的第二驱动装置(B)和第四驱动装置(D)；所述X轴和Y轴垂直并位于同一平面内；所述第一驱动装置(A)为轴承转轴结构，位于XOZ面内，包括两个第一等径轴承(2)，第一转动轴(3)及第一卷曲IPMC材料(4)；所述第一卷曲IPMC材料(4)一端粘接在第一转轴(3)上，绕第一转轴(3)卷曲后，另一端粘接在底座(1)安装台上；两个第一等径轴承(2)与底座(1)固连，第一转动轴(3)位于两个第一等径轴承(2)里，只有轴向转动自由度，第一转动轴(3)根部呈立方体结构，配合中间偏转台(8)上的导槽传递扭矩，同时不影响Y偏转轴上中间偏转台(8)Z向位移，实现了相交轴Z方向上平移解耦；第一转动轴(3)扭转带动根部立方体结构与中间偏转台(8)导槽配合，实现中间偏转台(8)绕轴转动；所述第一驱动装置(A)、第二驱动装置(B)、第三驱动装置(C)和第四驱动装置(D)的结构及尺寸相同，均通过转轴根部立方体结构与中间偏转台(8)导槽配合，按顺时针分布，相邻两者间差90°，形成一个“十”字结构；在位于“十”字交叉点处的中间偏转台(8)中心点正下方有一个定位球头关节轴承(9)，起到辅助矫正中间偏转台(8)绕中心点偏转、限制中间偏转台(8)平动和支撑中间偏转台(8)的作用，同时中间偏转台(8)上安装不同尺寸的反射镜。