本發(fā)明涉及隔振，特別是涉及一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)。

背景技術(shù)：

1、振動(dòng)隔離技術(shù)廣泛應(yīng)用于生活的各個(gè)領(lǐng)域，例如家用電器、汽車以及航天器等精密工程結(jié)構(gòu)。隔振技術(shù)按照是否需要從外界攝入能量，通常可以分為被動(dòng)隔振技術(shù)和主動(dòng)隔振技術(shù)。被動(dòng)隔振技術(shù)不需要從外界攝入任何的能量，僅僅只需要依靠被動(dòng)隔振元件，例如彈簧、空氣彈簧、橡膠等就能實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)的隔離。但是，由于精密對(duì)象的特殊性，往往對(duì)隔振減振裝置的重量，靈活性等有更高的要求，并且可能存在擾動(dòng)源多、振源情況復(fù)雜、擾動(dòng)方向和時(shí)間不確定等問題，這要求隔振裝置需要有寬頻帶、多自由度的特點(diǎn)。而被動(dòng)控制主要針對(duì)頻率較高的振動(dòng)，對(duì)于低頻振動(dòng)并不適用，因此無法適用于多變工況的精密對(duì)象上的振動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了面向精密對(duì)象時(shí)主動(dòng)隔離極端制造環(huán)境所產(chǎn)生的微小振動(dòng)問題而提供一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，包括有效載荷平臺(tái)、一號(hào)解耦作動(dòng)支腿、二號(hào)解耦作動(dòng)支腿、作動(dòng)器和下平臺(tái)，所述下平臺(tái)設(shè)置在所述有效載荷平臺(tái)正下方，三個(gè)所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿均勻分布且橫向固定設(shè)置在所述效載荷平臺(tái)側(cè)壁上，所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿末端分別與所述下平臺(tái)對(duì)應(yīng)位置固定連接；三個(gè)所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿均勻分布且橫向固定設(shè)置在所述效載荷平臺(tái)側(cè)壁上，且所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿和所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿間隔設(shè)置，所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿末端分別與所述下平臺(tái)對(duì)應(yīng)位置固定連接；所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿和所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿上均安裝有所述作動(dòng)器。

4、優(yōu)選的，所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿包括：一號(hào)折疊柔性梁、中間剛體、固定剛體和直板柔性梁，所述一號(hào)折疊柔性梁一端與所述有效載荷平臺(tái)側(cè)壁固定連接，所述一號(hào)折疊柔性梁另一端橫向固定設(shè)置有所述中間剛體，所述中間剛體兩端分別橫向設(shè)置有所述直板柔性梁，所述直板柔性梁末端之間豎直設(shè)置有固定剛體，且所述固定剛體分別與所述下平臺(tái)對(duì)應(yīng)位置固定連接，通過這種設(shè)置平行的直板柔性梁引導(dǎo)作動(dòng)器進(jìn)行平移作動(dòng)，可以向中間剛體施加載荷，利用一號(hào)折疊柔性梁對(duì)有效載荷平臺(tái)水平方向有效載荷的微小振動(dòng)進(jìn)行精確控制。

5、優(yōu)選的，所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿包括：二號(hào)折疊柔性梁、中間剛體和直板柔性梁，所述二號(hào)折疊柔性梁一端與所述有效載荷平臺(tái)側(cè)壁固定連接，所述二號(hào)折疊柔性梁另一端橫向固定設(shè)置有所述中間剛體，所述中間剛體兩端均橫向設(shè)置有直板柔性梁，所述直板柔性梁末端分別和所述下平臺(tái)對(duì)應(yīng)位置固定連接，通過這種設(shè)置平行的直板柔性梁引導(dǎo)作動(dòng)器進(jìn)行平移作動(dòng)，可以向中間剛體施加載荷，利用二號(hào)折疊柔性梁對(duì)有效載荷平臺(tái)豎直方向有效載荷的微小振動(dòng)進(jìn)行精確控制。

6、優(yōu)選的，所述作動(dòng)器為平板型音圈電機(jī)、壓電堆或壓電片中的一種，通過這種設(shè)置可以根據(jù)減振對(duì)象的隔振頻段選擇不同類型的作動(dòng)器，當(dāng)施加到有效載荷平臺(tái)的振動(dòng)為高頻段振動(dòng)時(shí)，采用平板型音圈電機(jī)進(jìn)行主動(dòng)控制；當(dāng)施加到有效載荷平臺(tái)的振動(dòng)為低頻段振動(dòng)時(shí)，采用壓電堆和壓電片進(jìn)行主動(dòng)控制。

7、優(yōu)選的，所述作動(dòng)器是所述壓電片，所述壓電片兩個(gè)為一組，且所述中間剛體兩端的所述直板柔性梁外壁上分別相對(duì)貼裝一個(gè)所述壓電片，通過這種設(shè)置便于壓電片的安裝，采用壓電片時(shí)，對(duì)于低頻段振動(dòng)具有很好的主動(dòng)控制效果。

8、優(yōu)選的，所述作動(dòng)器是所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆，所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆設(shè)置在所述中間剛體兩端的所述直板柔性梁之間，通過這種設(shè)置可以根據(jù)減振對(duì)象的隔振頻段選擇不同類型的作動(dòng)器，實(shí)用性強(qiáng)，可靠性高，可以滿足多種使用需求，采用平板型音圈電機(jī)時(shí)，對(duì)于高頻段振動(dòng)具有很好的主動(dòng)控制效果；采用壓電堆時(shí)，對(duì)于低頻段振動(dòng)具有很好的主動(dòng)控制效果。

9、優(yōu)選的，所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿上的所述中間剛體和所述固定剛體上分別橫向固定設(shè)置有作動(dòng)器連接件，所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆兩端分別與一個(gè)所述作動(dòng)器連接件固定連接；所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿上的所述中間剛體和所述下平臺(tái)對(duì)應(yīng)位置分別橫向固定設(shè)置有作動(dòng)器連接件，所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆兩端分別與一個(gè)所述作動(dòng)器連接件固定連接，通過這種設(shè)置便于平板型音圈電機(jī)或壓電堆的安裝。

10、優(yōu)選的，還包括傳感器和控制器，所述傳感器安裝在所述有效載荷平臺(tái)上，所述傳感器與所述控制器電性連接，所述控制器與所述作動(dòng)器電性連接，通過這種設(shè)置傳感器可以檢測(cè)有效載荷平臺(tái)的振動(dòng)情況并且把數(shù)據(jù)傳遞給控制器，控制器分析這些數(shù)據(jù)并通過主動(dòng)控制算法生成指令并且傳遞給作動(dòng)器，作動(dòng)器則根據(jù)指令產(chǎn)生相反的振動(dòng)來抵消有效載荷平臺(tái)受到的原始振動(dòng)。

11、優(yōu)選的，所述有效載荷平臺(tái)、所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿、所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿和所述下平臺(tái)的材質(zhì)均采用7075鋁合金，通過這種設(shè)置性價(jià)比高，易加工，可靠性高。

12、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

13、1、本申請(qǐng)通過六組相互平行的直板柔性梁引導(dǎo)作動(dòng)器進(jìn)行平移作動(dòng)向中間剛體施加載荷，再通過中間剛體分別向各個(gè)一號(hào)折疊柔性梁和各個(gè)二號(hào)折疊柔性梁對(duì)有效載荷平臺(tái)產(chǎn)生的微小振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)控制。

14、2、本申請(qǐng)采用的并聯(lián)平臺(tái)不僅自由度多、剛度大、承載能力高，并且可以在沒有外界能源輸入的情況下依舊保持穩(wěn)定。

15、3、本申請(qǐng)的柔性機(jī)構(gòu)通過柔性單元的彈性變形來傳遞力和運(yùn)動(dòng)，具有無摩擦、無裝配誤差和易加工的優(yōu)點(diǎn)，可以作為精密振動(dòng)控制機(jī)構(gòu)使用。

16、4、本申請(qǐng)采用平板型音圈電機(jī)時(shí)，對(duì)于高頻段振動(dòng)具有很好的主動(dòng)控制效果；采用壓電堆和壓電片時(shí)，對(duì)于低頻段振動(dòng)具有很好的主動(dòng)控制效果，通過這種設(shè)置可以根據(jù)減振對(duì)象的隔振頻段選擇不同類型的作動(dòng)器，實(shí)用性強(qiáng)，可靠性高，可以滿足多種使用需求。

技術(shù)特征：

1.一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，包括有效載荷平臺(tái)(1)、一號(hào)解耦作動(dòng)支腿、二號(hào)解耦作動(dòng)支腿、作動(dòng)器(7)和下平臺(tái)(8)，其特征在于：所述下平臺(tái)(8)設(shè)置在所述有效載荷平臺(tái)(1)正下方，三個(gè)所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿均勻分布且橫向固定設(shè)置在所述效載荷平臺(tái)(1)側(cè)壁上，所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿末端分別與所述下平臺(tái)(8)對(duì)應(yīng)位置固定連接；三個(gè)所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿均勻分布且橫向固定設(shè)置在所述效載荷平臺(tái)(1)側(cè)壁上，且所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿和所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿間隔設(shè)置，所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿末端分別與所述下平臺(tái)(8)對(duì)應(yīng)位置固定連接；所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿和所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿上均安裝有所述作動(dòng)器(7)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿包括：一號(hào)折疊柔性梁(2)、中間剛體(4)、固定剛體(5)和直板柔性梁(6)，所述一號(hào)折疊柔性梁(2)一端與所述有效載荷平臺(tái)(1)側(cè)壁固定連接，所述一號(hào)折疊柔性梁(2)另一端橫向固定設(shè)置有所述中間剛體(4)，所述中間剛體(4)兩端分別橫向設(shè)置有所述直板柔性梁(6)，所述直板柔性梁(6)末端之間豎直設(shè)置有固定剛體(5)，且所述固定剛體(5)分別與所述下平臺(tái)(8)對(duì)應(yīng)位置固定連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿包括：二號(hào)折疊柔性梁(3)、中間剛體(4)和直板柔性梁(6)，所述二號(hào)折疊柔性梁(3)一端與所述有效載荷平臺(tái)(1)側(cè)壁固定連接，所述二號(hào)折疊柔性梁(3)另一端橫向固定設(shè)置有所述中間剛體(4)，所述中間剛體(4)兩端均橫向設(shè)置有直板柔性梁(6)，所述直板柔性梁(6)末端分別和所述下平臺(tái)(8)對(duì)應(yīng)位置固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：所述作動(dòng)器(7)為平板型音圈電機(jī)、壓電堆或壓電片中的一種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：所述作動(dòng)器(7)是所述壓電片，所述壓電片兩個(gè)為一組，且所述中間剛體(4)兩端的所述直板柔性梁(6)外壁上分別相對(duì)貼裝一個(gè)所述壓電片。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：所述作動(dòng)器(7)是所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆，所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆設(shè)置在所述中間剛體(4)兩端的所述直板柔性梁(6)之間。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿上的所述中間剛體(4)和所述固定剛體(5)上分別橫向固定設(shè)置有作動(dòng)器連接件(9)，所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆兩端分別與一個(gè)所述作動(dòng)器連接件(9)固定連接；所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿上的所述中間剛體(4)和所述下平臺(tái)(8)對(duì)應(yīng)位置分別橫向固定設(shè)置有作動(dòng)器連接件(9)，所述平板型音圈電機(jī)或所述壓電堆兩端分別與一個(gè)所述作動(dòng)器連接件(9)固定連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：還包括傳感器和控制器，所述傳感器安裝在所述有效載荷平臺(tái)(1)上，所述傳感器與所述控制器電性連接，所述控制器與所述作動(dòng)器(7)電性連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，其特征在于：所述有效載荷平臺(tái)(1)、所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿、所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿和所述下平臺(tái)(8)的材質(zhì)均采用7075鋁合金。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種六自由度柔性并聯(lián)主動(dòng)隔振平臺(tái)，包括有效載荷平臺(tái)、一號(hào)解耦作動(dòng)支腿、二號(hào)解耦作動(dòng)支腿、作動(dòng)器和下平臺(tái)，所述下平臺(tái)設(shè)置在所述有效載荷平臺(tái)正下方，三個(gè)所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿均勻分布且橫向固定設(shè)置在所述效載荷平臺(tái)側(cè)壁上，所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿末端分別與所述下平臺(tái)對(duì)應(yīng)位置固定連接；三個(gè)所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿均勻分布且橫向固定設(shè)置在所述效載荷平臺(tái)側(cè)壁上，且所述一號(hào)解耦作動(dòng)支腿和所述二號(hào)解耦作動(dòng)支腿間隔設(shè)置。本發(fā)明通過六組相互平行的直板柔性梁引導(dǎo)作動(dòng)器進(jìn)行平移作動(dòng)向中間剛體施加載荷，再通過中間剛體分別向各個(gè)一號(hào)折疊柔性梁和各個(gè)二號(hào)折疊柔性梁對(duì)有效載荷平臺(tái)產(chǎn)生的微小振動(dòng)進(jìn)行主動(dòng)控制。

技術(shù)研發(fā)人員：唐介,傅翔,孫軻,張文義
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西南交通大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19