[发明专利]一种无约束主动链与有约束从动链相结合的镜架机构

说明书

技术领域

本发明涉及一种无约束主动链与有约束从动链相结合的机构，属于机构学领域。

背景技术

光学元件即为动平台，光学物理实验要求光学元件在竖直平面内或者与竖直平面成一定角度的平面内工作，串联机构由于累计误差大、机构体积大、稳定性差等原因，完成大行程（mm量级）、高精度（nm量级）的任务难度较大。并联机构可以克服串联机构的缺点，但是传统并联的上下平台、运动支链对称布局的特点又无法直接应用于这种场合；

高功率激光器、大型光谱仪、光栅拼接、激光惯性约束核聚变（ICF）等领域需要大行程（mm量级）、高精度（nm量级）、大口径的镜架机构，同时，镜架机构中安装的光学元件要求在竖直平面或者与竖直平面成一定角度的平面内运动，因此，可以采用串并混联镜架机构，但现有串并混联镜架机构。参照专利申请号为201210370081.5的发明专利：一种大行程、高精度镜架的可重构串并混联机构，以及专利申请号为201210519869.8的发明专利：3-DOF可快速定位的串并混联镜架机构，由于这两项专利都具有多条从动链，使得机构整体具有以下缺点：（1）机构运动耦合性较强，容易造成机构卡死，不便于运动控制；（2）结构复杂，不利于机构设计、装配，且成本较高；（3）不利于机构学分析和建模。

发明内容

本发明提供一种无约束主动链与有约束从动链相结合的镜架机构，以解决现有串并混联镜架机构耦合性较强，不便于运动控制；结构复杂，不利于机构设计、装配，且成本较高；以及不利于机构学分析和建模的问题。

本发明所提供的技术方案是：

方案一：一种无约束主动链与有约束从动链相结合的镜架机构，所述镜架机构包括PPU支链模块、动平台、静平台和两条PSSP支链模块，所述PPU支链模块为有约束从动支链模块，PPU支链模块由第一移动副、第二移动副和万向铰链依次串联组成，所述两条PSSP支链模块均为无约束主动支链模块，每条PSSP支链模块由第三移动副、第一球副、第二球副和第四移动副依次串联组成，第四移动副为主动副，两条PSSP支链模块及PPU支链模块三者相互并联，所述动平台的下端与PPU支链模块上设置有万向铰链的一端相固接，两条PSSP支链模块上设置有第三移动副的一端分别固接在动平台上，PPU支链模块上设置有第一移动副的一端及两条PSSP支链模块上设置有第四移动副的一端分别固接在静平台上；

方案二：一种无约束主动链与有约束从动链相结合的镜架机构，所述镜架机构包括PU支链模块、动平台、静平台和三条PSSP支链模块，所述PU支链模块为有约束从动支链模块，PU支链模块由第一移动副和万向铰链依次串联组成，所述三条PSSP支链模块均为无约束主动支链模块，每条PSSP支链模块由第三移动副、第一球副、第二球副和第四移动副依次串联组成，第四移动副为主动副，三条PSSP支链模块及PU支链模块四者相互并联，所述动平台的下端与PU支链模块上设置有万向铰链的一端相固接，三条PSSP支链模块上设置有第三移动副的一端分别固接在动平台上，PU支链模块上设置有第一移动副的一端及三条PSSP支链模块上设置有第四移动副的一端分别固接在静平台上。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

（1）本发明仅需要一个从动链即可实现与现有串并混联镜架机构相同的功能，机构运动耦合性弱，便于运动控制；

（2）结构简单，便于机构设计、制造、装配，同时，节约了多个支链的成本；

（3）便于机构学分析与建模。

附图说明

图1是本发明方案一中所述机构整体的结构示意图，图2是本发明方案一中所述宏动机构的结构示意图，图3是本发明方案一中所述微动机构的结构示意图，图4是本发明方案二中所述机构整体的结构示意图，图5是本发明方案二中所述宏动机构的结构示意图，图6是本发明方案二中所述微动机构的结构示意图，图7是PSSP支链模块的结构示意图，图8是PSS无约束主动链的结构示意图，图9是SSP无约束主动链的结构示意图，图10是PPU支链模块的结构示意图，图11是U-P有约束从动链的结构示意图。

具体实施方式