本發(fā)明涉及航天器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，儀器和設(shè)備的精度不斷提高，航天器在生命周期內(nèi)可能會(huì)收到各種干擾或者非引力作用，儀器處于微重力的條件下，微小振動(dòng)都會(huì)對(duì)儀器設(shè)備造成嚴(yán)重影響。例如，空間平臺(tái)通常搭載對(duì)環(huán)境穩(wěn)定性要求較高的大型光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，當(dāng)振動(dòng)較大時(shí)，會(huì)導(dǎo)致光學(xué)望遠(yuǎn)鏡無(wú)法正常工作，影響其工作性能；另外，空間平臺(tái)上還搭載一些對(duì)定向精度要求極高的空間設(shè)備，例如光學(xué)遙感器的次鏡，需要調(diào)整次鏡的位姿，同時(shí)還要保證一定的定位精度，以保證成像質(zhì)量。

為了保證上述的空間設(shè)備能夠正常工作，空間平臺(tái)上需要搭載隔振系統(tǒng)和精密指向系統(tǒng)，但目前在空間遙感器以及其他工程應(yīng)用中，隔振系統(tǒng)和精密指向系統(tǒng)都是獨(dú)立工作的，占據(jù)較大的空間平臺(tái)空間，造成了空間設(shè)備的體積和重量較大，對(duì)空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展造成較大阻礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中隔振系統(tǒng)和精密指向系統(tǒng)獨(dú)立工作，占據(jù)較大的空間平臺(tái)空間，造成空間設(shè)備的體積和重量均較大的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)，包括：

上平臺(tái)、下平臺(tái)、六根驅(qū)動(dòng)支腿；

所述六根驅(qū)動(dòng)支腿中相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿相互垂直，所述六根驅(qū)動(dòng)支腿按照Stewart平臺(tái)形式安裝；六根所述驅(qū)動(dòng)支腿的結(jié)構(gòu)相同，均包括：殼體；位于所述殼體內(nèi)部的音圈電機(jī)，所述音圈電機(jī)為所述驅(qū)動(dòng)支腿的動(dòng)力源；位移傳感器，用于測(cè)量所述驅(qū)動(dòng)支腿的軸向位移，并將所述軸向位移反饋至控制系統(tǒng)，以使所述控制系統(tǒng)控制所述上平臺(tái)的位姿，實(shí)現(xiàn)精確指向；

設(shè)置在所述上平臺(tái)朝向所述下平臺(tái)的表面上的六個(gè)加速度傳感器，所述加速度傳感器設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)支腿的上方，且與所述驅(qū)動(dòng)支腿一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述加速度傳感器用于測(cè)量所述驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)加速度，并將所述運(yùn)動(dòng)加速度反饋至所述控制系統(tǒng)，以使所述控制系統(tǒng)控制所述音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離。

優(yōu)選地，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)支腿與所述上平臺(tái)通過(guò)兩個(gè)柔性鉸鏈連接，且所述兩個(gè)柔性鉸鏈通過(guò)連接桿連接。

優(yōu)選地，所述柔性鉸鏈為圓柱體結(jié)構(gòu)，且沿垂直于所述圓柱體的軸線的兩個(gè)相對(duì)的方向上，在所述圓柱體上具有相互反向的活動(dòng)間隙。

優(yōu)選地，每個(gè)所述驅(qū)動(dòng)支腿的殼體與所述下平臺(tái)固定連接。

優(yōu)選地，所述位移傳感器為光柵尺。

優(yōu)選地，所述光柵尺包括光柵尺板和光柵尺本體，所述光柵尺設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)支腿的殼體上，所述光柵尺板設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)支腿的殼體內(nèi)的腔體內(nèi)。

優(yōu)選地，還包括限位裝置，所述限位裝置包括限位動(dòng)板和限位定板，所述限位動(dòng)板與所述上平臺(tái)固定連接，所述限位定板與所述下平臺(tái)固定連接。

優(yōu)選地，所述限位裝置內(nèi)部為腔體結(jié)構(gòu)，所述指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)還包括氣浮裝置，所述氣浮裝置設(shè)置在所述限位裝置的腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)。

本發(fā)明還提供一種指向和隔振一體化系統(tǒng)，包括上面任一所述的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與所述指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的加速度傳感器和位移傳感器相連，并根據(jù)所述加速度傳感器測(cè)量得到的驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)加速度，控制所述驅(qū)動(dòng)支腿內(nèi)的音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離，以及根據(jù)所述位移傳感器測(cè)量得到的所述驅(qū)動(dòng)支腿的軸向位移，控制所述指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的上平臺(tái)的位姿，實(shí)現(xiàn)精確指向。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、六根驅(qū)動(dòng)支腿和六個(gè)加速度傳感器，且每個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿上還設(shè)置有位移傳感器，其中，位移傳感器，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的軸向位移，并將軸向位移反饋至控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)控制上平臺(tái)的位姿，實(shí)現(xiàn)精確指向；加速度傳感器用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)加速度，并將運(yùn)動(dòng)加速度反饋至控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)控制音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離。也即通過(guò)設(shè)置加速度傳感器和位移傳感器測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)量，從而反饋至控制系統(tǒng)，進(jìn)而使得控制系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)支腿和上平臺(tái)進(jìn)行控制，集成指向功能和隔振功能于一體，得到指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)，使得指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)代替現(xiàn)有技術(shù)中的獨(dú)立工作的隔振系統(tǒng)和精密指向系統(tǒng)，從而大大節(jié)省空間設(shè)備的體積和重量。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種驅(qū)動(dòng)支腿的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種彈簧片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4A為彈簧片應(yīng)力測(cè)試結(jié)果圖；

圖4B為彈簧片的徑向剛度測(cè)試結(jié)果圖；

圖4C為彈簧片的軸向剛度測(cè)試結(jié)果圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種上平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種限位裝置剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

正如現(xiàn)有技術(shù)部分所述的，現(xiàn)有技術(shù)中在空間遙感器以及其他工程應(yīng)用中，隔振系統(tǒng)和精密指向系統(tǒng)都是獨(dú)立工作的，雖然隔振平臺(tái)和指向平臺(tái)在應(yīng)用中都取得了不錯(cuò)的發(fā)展，但是，同時(shí)具備指向功能和隔振功能的平臺(tái)仍然處于研究階段，本發(fā)明把指向功能、隔振功能集成到一個(gè)并聯(lián)平臺(tái)上，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中獨(dú)立工作的隔振平臺(tái)和指向平臺(tái)而言，節(jié)省了空間，減少了設(shè)備的體積和質(zhì)量，對(duì)空間望遠(yuǎn)鏡的發(fā)展研究具有重要意義。

具體地，請(qǐng)參見(jiàn)圖1，圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖，包括：上平臺(tái)1、下平臺(tái)4、六根驅(qū)動(dòng)支腿3；六根驅(qū)動(dòng)支腿3中相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿相互垂直，六根驅(qū)動(dòng)支腿按照Stewart平臺(tái)形式安裝；六根驅(qū)動(dòng)支腿的結(jié)構(gòu)相同，均包括：殼體；位于殼體內(nèi)部的音圈電機(jī)，音圈電機(jī)為驅(qū)動(dòng)支腿的動(dòng)力源；位移傳感器，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的軸向位移，并將軸向位移反饋至控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)控制上平臺(tái)的位姿，實(shí)現(xiàn)精確指向；設(shè)置在上平臺(tái)1朝向下平臺(tái)4的表面上的六個(gè)加速度傳感器5，加速度傳感器5設(shè)置在驅(qū)動(dòng)支腿3的上方，且與驅(qū)動(dòng)支腿3一一對(duì)應(yīng)設(shè)置，加速度傳感器5用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿3的運(yùn)動(dòng)加速度，并將運(yùn)動(dòng)加速度反饋至控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)控制音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離。

如圖1所示，本發(fā)明中所述指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的上平臺(tái)1和下平臺(tái)4之間通過(guò)六根驅(qū)動(dòng)支腿3連接，需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中六根驅(qū)動(dòng)支腿的結(jié)構(gòu)均相同，其中，任意相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿相互垂直設(shè)置，六根驅(qū)動(dòng)支腿按照Cubic構(gòu)型Stewart平臺(tái)形式安裝，從而實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的解耦，能夠提高指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)精度。

本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)在上平臺(tái)的下表面安裝加速度傳感器5，并使加速度傳感器5沿驅(qū)動(dòng)支腿3的軸向方向，從而使得加速度傳感器能夠測(cè)量對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)加速度，當(dāng)加速度傳感器將測(cè)量的加速度數(shù)據(jù)反饋至控制系統(tǒng)時(shí)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋的加速度數(shù)據(jù)，控制驅(qū)動(dòng)支腿3的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離的功能。具體的，上平臺(tái)1為承載平面，安裝載荷，在不額外添加約束的情況下，通過(guò)驅(qū)動(dòng)支腿3驅(qū)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，下平臺(tái)4為基礎(chǔ)平臺(tái)，與基礎(chǔ)連接，基礎(chǔ)多為振動(dòng)平臺(tái)；將下平臺(tái)固定在振動(dòng)平臺(tái)上后，通過(guò)加速度傳感器5測(cè)試振動(dòng)平臺(tái)的振動(dòng)特性，并將所述振動(dòng)特性反饋至控制系統(tǒng)，如上位機(jī)，上位機(jī)計(jì)算得到輸出信號(hào)，從而控制驅(qū)動(dòng)支腿3運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)上平臺(tái)振動(dòng)隔離效果。

本發(fā)明實(shí)施例中通過(guò)在驅(qū)動(dòng)支腿3內(nèi)安裝位移傳感器，從而可以測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的軸向線性位移，位移傳感器將軸向位移反饋至控制系統(tǒng)，如上位機(jī)，上位機(jī)通過(guò)計(jì)算得到輸出信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)支腿3的軸向位移，使得驅(qū)動(dòng)支腿3進(jìn)行伸縮，從而對(duì)上平臺(tái)1的位姿進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)特定指向控制。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)所述位移傳感器不做限定，可以是接觸式位移傳感器，也可以是非接觸式位移傳感器，但考慮到指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)屬于精密設(shè)備，接觸式位移傳感器可能會(huì)影響驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)精度，因此，本實(shí)施例中所述位移傳感器優(yōu)選為非接觸式位移傳感器。

非接觸式位移傳感器包括激光式位移傳感器、光柵式位移傳感器、渦流式位移傳感器等。本實(shí)施例提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)應(yīng)用于航天器，為避免占用空間較大，本實(shí)施例所述的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的結(jié)構(gòu)緊湊，使得驅(qū)動(dòng)支腿內(nèi)部的空間有限，且本發(fā)明實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)支腿中設(shè)置有音圈電機(jī)，所述音圈電機(jī)包括音圈電機(jī)定子，所述音圈電機(jī)定子優(yōu)選為永磁體，有較強(qiáng)的磁場(chǎng)干擾，所以對(duì)于位移傳感器有結(jié)構(gòu)小、質(zhì)量輕、便于安裝、不受磁場(chǎng)影響等要求。而激光式位移傳感器體積較大，價(jià)格較高；渦流式位移傳感器在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境中無(wú)法正常工作?；诖耍景l(fā)明實(shí)施例中優(yōu)選的，所述位移傳感器為光柵位移傳感器，也即光柵尺。

光柵尺包括光柵尺板和光柵尺本體，所述光柵尺設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)支腿的殼體上，所述光柵尺板設(shè)置在所述驅(qū)動(dòng)支腿的殼體內(nèi)的腔體內(nèi)。具體的，請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種驅(qū)動(dòng)支腿的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，驅(qū)動(dòng)支腿3包括：上壓環(huán)31、上下彈簧片32、殼體33、音圈電機(jī)動(dòng)子34、音圈電機(jī)定子35、下夾板36、上夾板37、光柵尺板38、光柵尺本體39、連接柱310、轉(zhuǎn)接板311、下壓環(huán)312。其中，驅(qū)動(dòng)支腿3的殼體33為音圈電機(jī)定子35的安裝基座，上下彈簧片32保護(hù)音圈電機(jī)，且串聯(lián)單個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿，上下彈簧片32為音圈電機(jī)動(dòng)子34及驅(qū)動(dòng)支腿3上部結(jié)構(gòu)提供彈性支撐；音圈電機(jī)動(dòng)子34通過(guò)上彈簧片及驅(qū)動(dòng)支腿3的上層結(jié)構(gòu)為并聯(lián)平臺(tái)提供特定頻率、推力的軸向振動(dòng)；連接柱310用于連接音圈電機(jī)動(dòng)子34和上下彈簧片32，且可以防止驅(qū)動(dòng)支腿3的軸向位移超出設(shè)計(jì)指標(biāo)，避免對(duì)驅(qū)動(dòng)支腿的結(jié)構(gòu)造成破壞，同時(shí)，連接兩個(gè)彈簧片32，保證音圈電機(jī)動(dòng)子34只能沿驅(qū)動(dòng)支腿的軸線方向運(yùn)動(dòng)；上壓環(huán)31、下夾板36、上夾板37、下壓環(huán)312起到固定作用，上壓環(huán)31和下壓環(huán)312分別把上下彈簧片32外圈固定在驅(qū)動(dòng)腿殼體33上端和下端，上夾板37把上彈簧片內(nèi)圈固定在連接柱310上端，下夾板36把下彈簧片內(nèi)圈固定在轉(zhuǎn)接板311上，轉(zhuǎn)接板311用于將連接柱310下端、彈簧片32內(nèi)圈和下夾板36連接在一起。

本發(fā)明實(shí)施例中，可選的，上下彈簧片32如圖3所示，采用五層分布的圓環(huán)組成，每個(gè)圓環(huán)由四組均布的圓槽花紋組成，本實(shí)施例中不限定所述圓槽花紋的具體制作工藝，可選的，所述圓槽花紋采用電化學(xué)蝕刻加工，由于制作過(guò)程中，無(wú)宏觀切削力，消除了機(jī)械加工帶來(lái)的殘余應(yīng)力，對(duì)所述彈簧片起到保護(hù)作用，本實(shí)施例中同樣不限定所述上下彈簧片32的材質(zhì)，可選的，彈簧片的材料可以采用鈹銅。通過(guò)彈簧片的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠使得并聯(lián)平臺(tái)的工作頻率最高可以達(dá)到400Hz，使該平臺(tái)能夠在400Hz的振動(dòng)環(huán)境中也可以正常工作。如圖4A所示，為彈簧片應(yīng)力測(cè)試結(jié)果圖，當(dāng)在彈簧片中心加載2mm位移時(shí)，最大應(yīng)力為193MPa，應(yīng)力集中現(xiàn)象不明顯，圖4B為彈簧片的徑向剛度測(cè)試結(jié)果圖，徑向剛度為3105.6N/mm，圖4C為彈簧片的軸向剛度測(cè)試結(jié)果圖，軸向剛度為8.39N/mm，彈簧片軸向剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于徑向剛度，可以保證驅(qū)動(dòng)支腿的軸向運(yùn)動(dòng)。

需要說(shuō)明的是，本發(fā)明實(shí)施例中不限定上平臺(tái)1和下平臺(tái)4的結(jié)構(gòu)，可選的，所述上平臺(tái)為進(jìn)行了輕量化處理的上平臺(tái)，本實(shí)施例中可選的，如圖5所示，所述上平臺(tái)采用加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，且加強(qiáng)筋分布采用等邊三角形交叉分布，在質(zhì)量一定的情況下，能夠增加上平臺(tái)的剛度。

需要說(shuō)明的是，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿3與上平臺(tái)1通過(guò)兩個(gè)柔性鉸鏈2連接，且兩個(gè)柔性鉸鏈2通過(guò)連接桿6連接。剛性鉸鏈在運(yùn)動(dòng)中，存在間隙，會(huì)產(chǎn)生非線性誤差，導(dǎo)致指向存在較大的誤差，難以控制。雖然可以通過(guò)裝調(diào)和預(yù)壓緊減小間隙，但很難從根本上解決非線性誤差。而本實(shí)施例中采用柔性鉸鏈，如圖6所示，柔性鉸鏈采用圓柱形結(jié)構(gòu)，且沿垂直于圓柱體的軸線的兩個(gè)相對(duì)的方向上，在圓柱體上具有相互反向的活動(dòng)間隙21。柔性鉸鏈具有無(wú)間隙(此處間隙是指多個(gè)結(jié)構(gòu)部件之間的間隙)、無(wú)摩擦、體積小、軸向剛度大、精度高等特點(diǎn)。相對(duì)于胡克鉸鏈，柔性鉸鏈體積更小，并且沒(méi)有間隙(此處間隙是指多個(gè)結(jié)構(gòu)部件之間的間隙)，能夠消除鉸鏈運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的非線性誤差，從而不會(huì)產(chǎn)生非線性誤差，能夠?qū)崿F(xiàn)精確指向。本實(shí)施例中通過(guò)采用兩個(gè)柔性鉸鏈，能夠?qū)崿F(xiàn)上平臺(tái)的六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，即分別沿著X、Y、Z軸方向的移動(dòng)和繞X、Y、Z軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。

本實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)支腿與下平臺(tái)之間的連接方式，本實(shí)施例中對(duì)此不做限定，可選的，本實(shí)施例中如圖1所示，驅(qū)動(dòng)支腿3與下平臺(tái)4之間為固定連接，每個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿3的殼體與下平臺(tái)4之間固定連接，也即驅(qū)動(dòng)支腿3的殼體直接固定在下平臺(tái)4上，從而使得驅(qū)動(dòng)支腿質(zhì)量最大的部分(音圈電機(jī)和殼體)直接固定在下平臺(tái)上，能夠提高并聯(lián)平臺(tái)的固有頻率，并聯(lián)平臺(tái)工作頻率帶寬隨之提高，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)施例提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的有效帶寬為0.1～500Hz，激振量級(jí)為10^-5g～10^-3g。

需要說(shuō)明的是，為了限定上平臺(tái)與下平臺(tái)之間的上下位移和側(cè)向位移，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)還包括限位裝置8，如圖7所示，為本發(fā)明實(shí)施例提供的限位裝置的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；限位裝置8包括限位動(dòng)板81和限位定板82，限位動(dòng)板81與上平臺(tái)1固定連接，限位定板82與下平臺(tái)4固定連接。限位裝置8能夠限制上平臺(tái)軸方向的上下、側(cè)向位移均不超過(guò)3mm，保證驅(qū)動(dòng)支腿的安全。

需要說(shuō)明的是，由于本發(fā)明實(shí)施例中提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)最終是應(yīng)用于太空中的，考慮到并聯(lián)平臺(tái)后期的地面試驗(yàn)測(cè)試、調(diào)整、控制等工作需要模擬太空環(huán)境，如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)還可以包括氣浮裝置7，氣浮裝置7用于卸載所述上平臺(tái)的自身重力以及所述上平臺(tái)上的負(fù)載重力，從而模擬無(wú)重力試驗(yàn)環(huán)境。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)工作時(shí)，調(diào)節(jié)氣浮裝置7可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載的重力卸載，模擬無(wú)重力環(huán)境。調(diào)節(jié)6根驅(qū)動(dòng)支腿的伸縮控制上平臺(tái)及負(fù)載的六維運(yùn)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)位姿調(diào)整和振動(dòng)隔離功能。通過(guò)上平臺(tái)安裝的六個(gè)加速度傳感器測(cè)量所在環(huán)境的振動(dòng)，反饋至控制系統(tǒng)，如上位機(jī)，控制音圈電機(jī)完成振動(dòng)的隔離；通過(guò)光柵尺測(cè)量單腿位移量，與指定位移量差值返回至上位機(jī)，完成并聯(lián)平臺(tái)的精密指向。指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)輸出的振動(dòng)形式為特定譜型的多維隨機(jī)振動(dòng)，有效帶寬為0.1～500Hz，激振量級(jí)為10^-5g～10^-3g。

本發(fā)明提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的應(yīng)用領(lǐng)域包括空間平臺(tái)上精密設(shè)備的微振動(dòng)隔離及位姿調(diào)整，為其提供超靜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，如空間光學(xué)遙感器的次鏡調(diào)整與振動(dòng)隔離。同時(shí)，也可以應(yīng)用于地面，提供超靜運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、模擬空間多維微振動(dòng)等。

本發(fā)明提供的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)包括上平臺(tái)、下平臺(tái)、六根驅(qū)動(dòng)支腿和六個(gè)加速度傳感器，且每個(gè)驅(qū)動(dòng)支腿上還設(shè)置有位移傳感器，其中，位移傳感器，用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的軸向位移，并將軸向位移反饋至控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)控制上平臺(tái)的位姿，實(shí)現(xiàn)精確指向；加速度傳感器用于測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)加速度，并將運(yùn)動(dòng)加速度反饋至控制系統(tǒng)，以使控制系統(tǒng)控制音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離。也即通過(guò)設(shè)置加速度傳感器和位移傳感器測(cè)量驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)量，從而反饋至控制系統(tǒng)，進(jìn)而使得控制系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)支腿和上平臺(tái)進(jìn)行控制，集成指向功能和隔振功能于一體，得到指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)，使得指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)代替現(xiàn)有技術(shù)中的獨(dú)立工作的隔振系統(tǒng)和精密指向系統(tǒng)，從而大大節(jié)省空間設(shè)備的體積和重量。

本發(fā)明另外的實(shí)施例還提供一種指向和隔振一體化系統(tǒng)，包括上面實(shí)施例所述的指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)和控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)與所述指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的加速度傳感器和位移傳感器相連，并根據(jù)所述加速度傳感器測(cè)量得到的驅(qū)動(dòng)支腿的運(yùn)動(dòng)加速度，控制所述驅(qū)動(dòng)支腿內(nèi)的音圈電機(jī)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)隔離，以及根據(jù)所述位移傳感器測(cè)量得到的所述驅(qū)動(dòng)支腿的軸向位移，控制所述指向和隔振一體化多維并聯(lián)平臺(tái)的上平臺(tái)的位姿，實(shí)現(xiàn)精確指向。

所述控制系統(tǒng)可以是上位機(jī)或其他控制器組成的控制系統(tǒng)，本實(shí)施例中對(duì)此不做限定。

本發(fā)明提供的指向和隔振一體化系統(tǒng)，通過(guò)加速度傳感器和位移傳感器的測(cè)量，并將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)反饋內(nèi)容控制驅(qū)動(dòng)支腿或上平臺(tái)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)隔振和精確指向，將隔振和指向集成在一個(gè)并聯(lián)平臺(tái)上，從而節(jié)省空間設(shè)備的體積和重量。

需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書(shū)中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見(jiàn)即可。

對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開(kāi)的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。