一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台制造技术

本发明专利技术公开了一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台，包括上平台和下平台,六个支腿，每个支腿均由第一柔性铰链、第二柔性铰链、第一卡紧螺栓、第二卡紧螺栓、压电堆栈作动器、菱形位移放大环、环形安装凸台以及传感器组成，六个支腿支腿都分别由第一安装连接件和第二安装连接件连接上平台和下平台，传感器的安装采用胶接方式，固定在安装环形安装凸台上，第一柔性铰链和第二柔性铰链通过菱形位移放大环连接，压电堆栈作动器的两端通过第一卡紧螺栓和第二卡紧螺栓锁紧，本发明专利技术实现隔振平台的大行程、高精度控制。单个支腿控制器的独立解耦设计，简化了控制系统的设计难度，同时控制器的解耦设计提高了系统的容错性能力。

【技术实现步骤摘要】
一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台
本专利技术涉及到一种隔振平台的构型设计方法，特别涉及一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台。
技术介绍
随着各种精密仪器设备的不断发展，系统精度要求的不断提高使得微振动的影响越来越突出。为减小环境中微振动对系统的干扰，一般采用增加主动或被动隔振平台的方式对微振动进行隔离抑制，以实现系统的高精度性能要求。在隔振平台的构型设计中，平台的容错能力、控制性能等都是需要考虑的主要因素。目前工程中所采用隔振平台大多采用立方体构型的Stewart平台，该构型的结构较为简单，但平台支腿之间存在耦合作用，在控制器设计时需要考虑各个支腿之间的耦合关系，控制器的设计较为复杂。同时，在平台部分支腿出现故障时，由于复杂的耦合关系，控制器的重构较难实现，系统的容错性能受限。为进一步提高隔振平台的容错能力，简化平台控制系统设计，本专利技术提出一种各向同性构型的多自由度隔振平台设计方法。该各向同性多自由度平台的各个支腿之间满足各向同性布局关系，每个支腿在各个方向上具有相同的作用，在平台动力学上实现解耦，每个支腿的控制器可独立进行设计，简化了控制系统的设计难度。在平台部分支腿出现故障时，控制器可以进行重构设计，提高系统容错性能，保证其可靠性。不同于六支腿立方体构型Stewart平台。
技术实现思路
专利技术的目的在于提供一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台，实现隔振平台的解耦设计，提高隔振平台容错能力，同时实现隔振平台的大行程、高精度控制，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台，包括单独加工的第一安装连接件、单独加工的第二安装连接件、上平台和下平台，所述上平台的底部固定安装第一安装连接件，下平台的顶部固定安装第二安装连接件，所述第一安装连接件和第二安装连接件通过支腿连接；所述支腿分为第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿、第五支腿以及第六支腿，第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿、第五支腿以及第六支腿的两端分别连接单独加工的第一安装连接件、单独加工的第二安装连接件，所述第一支腿、第二支腿、第三支腿、第四支腿、第五支腿以及第六支腿均由第一柔性铰链、第二柔性铰链、第一卡紧螺栓、第二卡紧螺栓、压电堆栈作动器、菱形位移放大环、环形安装凸台以及传感器组成，第一柔性铰链安装环形安装凸台以放置传感器，传感器的安装采用胶接方式，固定在安装环形安装凸台上，第一柔性铰链和第二柔性铰链通过菱形位移放大环连接，菱形位移放大环的中间设置压电堆栈作动器，压电堆栈作动器的两端通过第一卡紧螺栓和第二卡紧螺栓锁紧。优选的，压电堆栈作动器为主动控制单元，菱形位移放大环对压电堆栈作动器的驱动位移进行放大，柔性铰链用来减小支腿弯曲刚度，传感器用来测量支腿运动信息。一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台，包括如下设计步骤：步骤1)：各向同性多自由度隔振平台构型设计，首先根据隔振平台的雅克比矩阵，推导平台支腿各向同性构型条件；选取设计变量，根据各向同性构型条件得到设计变量需要满足的条件方程组；通过给定自由变量的数值，得到不同的各向同性构型设计结果；在此基础上得到标准的各向同性构型设计；步骤2)：各向同性多自由度隔振平台尺寸设计，在确定各向同性平台构型的基础上，根据工程需求确定平台的实际尺寸大小，各向同性多自由度隔振平台的尺寸参数主要包括三个，即平台高度、支腿长度以及安装点的半径，这三个参数中有两个相互独立，通过确定其中的两个独立参数，即可确定整个隔振平台的尺寸大小；步骤3)：单个支腿结构布局设计，平台的单个支腿第一柔性铰链、第二柔性铰链、第一卡紧螺栓、第二卡紧螺栓、压电堆栈作动器、菱形位移放大环、环形安装凸台以及传感器组成；步骤4)：隔振平台整体安装，根据所设计各向同性多自由度隔振平台构型，综合单个支腿的设计结果，确定隔振平台尺寸大小，将上下平台与六个支腿进行组合安装，从而得到所设计六自由度压电驱动各向同性多自由度隔振平台。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：所设计各向同性多自由度隔振平台的各向同性构型设计可以实现单个支腿控制器的独立解耦设计，简化了控制系统的设计难度，同时控制器的解耦设计提高了附图说明图1为本专利技术的设计方法流程图；图2为本专利技术的所设计各向同性多自由度隔振平台构型俯视图。图3为本专利技术的所设计各向同性多自由度隔振平台构型图图4为本专利技术的组合装配图；图5为本专利技术的支腿连接件示意图；图6为本专利技术的各向同性多自由度隔振平台整体示意图；图中：1、第一柔性铰链；2、第二柔性铰链；3、第一卡紧螺栓；4、第二卡紧螺栓；5、压电堆栈作动器；6、菱形位移放大环；7、环形安装凸台；8、传感器；9、第一安装连接件；10、第二安装连接件；11、支腿；12、上平台；13、下平台；14、第一支腿；15、第二支腿；16、第三支腿；17、第四支腿；18、第五支腿；19、第六支腿。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1-2，一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台，包括单独加工的第一安装连接件9、单独加工的第二安装连接件10、上平台12和下平台13，上平台12的底部固定安装第一安装连接件9，下平台13的顶部固定安装第二安装连接件10，第一安装连接件9和第二安装连接件10通过支腿11连接；支腿11分为第一支腿14、第二支腿15、第三支腿16、第四支腿17、第五支腿18以及第六支腿19，第一支腿14、第二支腿15、第三支腿16、第四支腿17、第五支腿18以及第六支腿19的两端分别连接第一安装连接件9、第二安装连接件10，第一支腿14、第二支腿15、第三支腿16、第四支腿17、第五支腿18以及第六支腿19均由第一柔性铰链1、第二柔性铰链2、第一卡紧螺栓3、第二卡紧螺栓4、压电堆栈作动器5、菱形位移放大环6、环形安装凸台7以及传感器8组成，第一柔性铰链1安装环形安装凸台7以放置传感器8，传感器8的安装采用胶接方式，固定在安装环形安装凸台7上，第一柔性铰链1和第二柔性铰链2通过菱形位移放大环6连接，菱形位移放大环6的中间设置压电堆栈作动器5，压电堆栈作动器5为主动控制单元，菱形位移放大环6对压电堆栈作动器的驱动位移进行放大，柔性铰链用来减小支腿弯曲刚度，实现平台的转动自由度，传感器8用来测量支腿运动信息，实现单个支腿的闭环主动控制。支腿11分为第一支腿14、第二支腿15、第三支腿16、第四支腿17、第五支腿18以及第六支腿19，第一支腿14、第二支腿15、第三支腿16、第四支腿17、第五支腿18以及第六支腿19的两端分别连接第一安装连接件9、第二安装连接件10，第一支腿14、第二支腿15、第三支腿16、第四支腿17、第五支腿18以及第六支腿19倾斜交错设置。请参阅图3-6，其设计方法步骤如下：步骤一：各向同性多自由度隔振平台构型设计，首先根据隔振平台的雅克比矩阵，推导平台支腿各向同性构型条件；选取设计变量，根据各向同性构型条件得到设计变量需要满足的条件方程组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台，包括的第一安装连接件(9)第二安装连接件(10)、上平台(12)和下平台(13)，其特征在于：所述上平台(12)的底部固定安装第一安装连接件(9)，下平台(13)的顶部固定安装第二安装连接件(10)，所述第一安装连接件(9)和第二安装连接件(10)通过支腿(11)连接；所述每个支腿与上下平台之间的安装角度不一样，每个支腿的连接件需要根据安装角度单独加工。所述支腿(11)分为第一支腿(14)、第二支腿(15)、第三支腿(16)、第四支腿(17)、第五支腿(18)以及第六支腿(19)，第一支腿(14)、第二支腿(15)、第三支腿(16)、第四支腿(17)、第五支腿(18)以及第六支腿(19)每个支腿都与上下平台之间的安装角度不同，两端分别连接第一安装连接件(9)、第二安装连接件(10)，所述第一支腿(14)、第二支腿(15)、第三支腿(16)、第四支腿(17)、第五支腿(18)以及第六支腿(19)均由第一柔性铰链(1)、第二柔性铰链(2)、第一卡紧螺栓(3)、第二卡紧螺栓(4)、压电堆栈作动器(5)、菱形位移放大环(6)、环形安装凸台(7)以及传感器(8)组成，第一柔性铰链(1)上套有环形安装凸台(7)，第一柔性铰链(1)的侧面设置传感器(8)，第一柔性铰链(1)和第二柔性铰链(2)通过菱形位移放大环(6)连接，菱形位移放大环(6)的中间设置压电堆栈作动器(5)，压电堆栈作动器(5)的两端通过第一卡紧螺栓(3)和第二卡紧螺栓(4)锁紧。...

【技术特征摘要】
2018.07.18 CN 20181078885001.一种压电驱动的各向同性多自由度隔振平台，包括的第一安装连接件(9)第二安装连接件(10)、上平台(12)和下平台(13)，其特征在于：所述上平台(12)的底部固定安装第一安装连接件(9)，下平台(13)的顶部固定安装第二安装连接件(10)，所述第一安装连接件(9)和第二安装连接件(10)通过支腿(11)连接；所述每个支腿与上下平台之间的安装角度不一样，每个支腿的连接件需要根据安装角度单独加工。所述支腿(11)分为第一支腿(14)、第二支腿(15)、第三支腿(16)、第四支腿(17)、第五支腿(18)以及第六支腿(19)，第一支腿(14)、第二支腿(15)、第三支腿(16)、第四支腿(17)、第五支腿(18)以及第六支腿(19)每个支腿都与上下平台之间的安装角度不同，两端分别连接第一安装连接件(9)、第二安装连接件(10)，所述第一支腿(14)、第二支腿(15)、第三支腿(16)、第四支腿(17)、第五支腿(18)以及第六支腿(19)均由第一柔性铰链(1)、第二柔性铰链(2)、第一卡紧螺栓(3)、第二卡紧螺栓(4)、压电堆栈作动器(5)、菱形位移放大环(6)、环形安装凸台(7)以及传感器(8)组成，第一柔性铰链(1)上套有环形安装凸台(7)，第一柔性铰链(1)的侧面设置传感器(8)，第一柔性铰链(1)和第二柔性铰链(2)通过菱形位移放大环(6)连接，菱形位移放大环(6)的中间设置压电堆栈作动器(5)，压电堆栈作动器(5)的两端通过第一卡紧螺栓(3)和第二卡紧螺栓(4)锁紧。2.根据权利要求1所述的一种压电驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴奇峰，冯兴伟，羊毅，张春风，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，
类型：发明
国别省市：河南,41