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技术

一种基于离子交换聚合金属材料的二维偏转解耦机构及偏转方法，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，本发明专利技术具有双轴独立驱动、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。

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于光束控制
，具体涉及一种基于离子交换聚合金属材料(IPMC)的二维偏转解耦机构及其偏转方法。
技术介绍
随着近来微电子技术、生物工程、航天工程等学科的迅速发展，二维快速偏转反射镜在军用目标扫描探测、跟踪、瞄准以及天文望远镜、图像稳定，航天器精确指向以及激光通信方面得到了广泛应用，并发挥着日益重要的作用。以音圈电机为作动元件的偏转装置，往往具有体积大。工作时有电磁泄漏，且角度保持时功耗大、发热严重。以压电作动器具有尺寸小、重量轻、功耗低、输出力大的特点，但是在尺寸要求小且输出位移大的条件下压电堆的使用受到限制。以粗压电纤维复合材料(MacroFiberComposite，MFC)具有柔性、耐久性，输出精度高。但是高驱动电压和使用寿命限制了该类快反镜的运用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种基于IPMC的二维偏转解耦机构及其偏转方法，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、价格低廉、机构体积小、重量轻、功耗低、发热少、精度高等特点。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】
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。2.权利要求1所述的基于离子交换聚合金属材料的二维偏转解耦机构的偏转方法，其特征在于：对...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖诚，徐明龙，宋思扬，邵恕宝，肖瑞江，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61