CN109676402B - 无磁运动平台及其组合结构与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无磁运动平台及其组合结构与控制方法，包括：运动件(300)滑配安装在结构体(200)上；可控止动器(100)安装在运动件(300)上，在运动体(300)的运动方向上，可控止动器(100)能够锁死以及释放运动件(300)；外部激励变形体(400)在变形方向上的两端分别连接可控止动器(100)、结构体(200)。本发明为无磁运动平台，以非磁能量激励的方式控制激励变形体的变形，从而利用这种变形来驱动运动件。其中对运动件的驱动是以短行程的累加实现长行程。

Description

无磁运动平台及其组合结构与控制方法

技术领域

本发明涉及非磁激励源的精确驱动领域，具体地，涉及无磁运动平台及其组合结构与控制方法。

背景技术

传统的精密驱动多采用电磁驱动方式，该方式利用电磁原理得到磁场，从而对位于磁场内的磁敏感部件施加磁力，进而实现对磁敏感部件的驱动。

但是，在磁环境的应用场合下，环境中本身已经具有磁场，当驱动方式还采用电磁驱动方式时，两个磁场将相互干扰，不利于驱动控制精密度的提高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种无磁运动平台及其组合结构与控制方法。

根据本发明提供的一种无磁运动平台，包括：可控止动器100、结构体200、运动件300、外部激励变形体400；

运动件300滑配安装在结构体200上；

可控止动器100安装在运动件300上，在运动件300的运动方向上，可控止动器100能够锁死以及释放运动件300；

外部激励变形体400在变形方向上的两端分别连接可控止动器100、结构体200。

优选地，可控止动器100包括第一通道101、第二通道102，可控止动器100还包括分别位于第一通道101、第二通道102内的第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600；

第一通道101、第二通道102内均设置有运动接触体103；第一通道101、第二通道102均沿轴向方向由宽变窄，形成宽口与窄口；

在第一通道101内，第一内部激励变形体500在变形方向上的两端分别连接第一通道101的窄口、运动接触体103；

在第二通道102内，第二内部激励变形体600在变形方向上的两端分别连接第二通道102的窄口、运动接触体103；

第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600均能够驱动所连接的运动接触体103至窄口以进行所述锁死，以及第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600均能够驱动所连接的运动接触体103至宽口以进行所述释放。

运动件300贯穿第一通道101、第二通道102。

优选地，还包括外部预设弹性体800、内部预设弹性体700；

外部预设弹性体800连接在可控止动器100与结构体200之间；

内部预设弹性体700连接在第一通道101中的运动接触体103与第二通道102中的运动接触体103之间。

优选地，外部激励变形体400为非磁能量激励变形体；

第一内部激励变形体500为非磁能量激励变形体；

第二内部激励变形体600为非磁能量激励变形体；

所述非磁能量激励变形体为电致变形、光致变形、热致变形、冷致变形、相变变形或者化学感应的变形体；

外部预设弹性体800为预拉弹簧；

内部预设弹性体700为预紧弹簧。

优选地，结构体200为滚动摩擦体或滑动摩擦体。

优选地，可控止动器100包括外壳104、滑动块105、限位滑动槽106；

外壳104延伸出滑动块105并同步运动，滑动块105被限制在限位滑动槽106内滑动；其中，限位滑动槽106的延伸方向平行于运动件300的运动方向；

运动件300为刚性件；

滑动块105的长度能够调节；

限位滑动槽106的槽的长度能够调节；

限位滑动槽106的槽内设置有一个或多个挡块。

优选地，还包括平台结构901、基台902；

平台结构901紧固连接在运动件300上；

运动件300设置在结构体200上，结构体200滑动设置在基台902上；

结构体200的滑动方向与运动件300的运动方向之间形成夹角。

优选地，包括导向滑套903；

导向滑套903的两个套体分别紧固连接可控止动器100、结构体200；

外部激励变形体400位于导向滑套903内；

运动件300贯穿导向滑套903。

根据本发明提供的一种无磁运动平台的组合结构，包括多个上述的无磁运动平台；

多个所述无磁运动平台的运动件300相互紧固连接，并且多个所述无磁运动平台的运动件300的运动方向之间形成夹角。

根据本发明提供的一种上述的无磁运动平台的控制方式，包括：

通过对外部激励变形体400的激励的控制，改变可控止动器100与结构体200之间的相对运动；

通过对第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600的激励的控制，切换可控止动器100对运动件300的锁死以及释放；

通过可控止动器100对运动件300的锁死，实现可控止动器100与运动件300的同步运动；

通过可控止动器100对运动件300的释放，实现可控止动器100与运动件300的各自独立运动。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明为无磁运动平台，以非磁能量激励的方式控制激励变形体的变形，从而利用这种变形来驱动运动件。其中对运动件的驱动是以短行程的累加实现长行程。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明第一实施例的结构示意图。

图2为本发明第二实施例的结构示意图。

图3为本发明第三实施例的结构示意图。

图4为本发明第四实施例的结构示意图。

图中示出：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

基本实施例

根据本发明提供的一种无磁运动平台，包括：可控止动器100、结构体200、运动件300、外部激励变形体400；

运动件300滑配安装在结构体200上；

可控止动器100安装在运动件300上，在运动件300的运动方向上，可控止动器100能够单向锁死、双向锁死以及释放运动件300；

外部激励变形体400在变形方向上的两端分别连接可控止动器100、结构体200。

基本实施例的工作原理

外部激励变形体400受到外部非磁能量的激励后能够变形，例如伸长或者缩短，从而驱动可控止动器100与结构体200相互远离或者靠近。

可控止动器100由于能够单向锁死、双向锁死以及释放运动件300，因此能够分别实现可控止动器100箝住运动件300以带动运动件300单向移动、双向移动，以及可控止动器100不对运动件300的运动进行约束。

因此，当可控止动器100相对于结构体200相互远离或者靠近发生运动时，可控止动器100通过锁死就能够带动运动件300也相对于结构体200发生同步的运动。

需要特别说明的是，本发明是一种无磁运动平台，外部激励变形体400以及可控止动器100的锁死及释放的驱动能量源均是非磁能量源，因此本发明可以应用在磁环境中而避免磁环境对平台的磁干扰。

下面结合说明书附图，对基本实施例的各个优选例进行具体说明。

第一实施例

如图1所示，本发明的第一实施例。

可控止动器100包括第一通道101、第二通道102，可控止动器100还包括分别位于第一通道101、第二通道102内的第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600；

第一通道101、第二通道102内均设置有运动接触体103；第一通道101、第二通道102均沿轴向方向由宽变窄，形成宽口与窄口；

在第一通道101内，第一内部激励变形体500在变形方向上的两端分别连接第一通道101的窄口、运动接触体103；

在第二通道102内，第二内部激励变形体600在变形方向上的两端分别连接第二通道102的窄口、运动接触体103；

第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600均能够驱动所连接的运动接触体103至窄口以进行所述锁死，以及第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600均能够驱动所连接的运动接触体103至宽口以进行所述释放。

其中，第一内部激励变形体500在被激励后可以伸长也可以缩短，第二内部激励变形体600在被激励后可以伸长也可以缩短。第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600、内部预设弹性体700共同作用下，能够在激励与未激励之间切换对运动件300的锁死与释放。

运动件300贯穿第一通道101、第二通道102。

所述无磁运动平台，还包括外部预设弹性体800、内部预设弹性体700；

外部预设弹性体800连接在可控止动器100与结构体200之间；

内部预设弹性体700连接在第一通道101中的运动接触体103与第二通道102中的运动接触体103之间。

外部激励变形体400为非磁能量激励变形体；第一内部激励变形体500为非磁能量激励变形体；第二内部激励变形体600为非磁能量激励变形体；所述非磁能量激励变形体为电致变形、光致变形、热致变形、冷致变形、相变变形或者化学感应的变形体；

外部预设弹性体800为预拉弹簧；内部预设弹性体700为预紧弹簧。

结构体200为直线轴承或者摩擦阻尼体。

优选地，在图1中，外部激励变形体400、第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600均为电致变形的形状记忆合金制作的弹簧件。V₀+、V₀-为外部激励变形体400的正负极，V₁+、V₁-为第一内部激励变形体500的正负极，V₂+、V₂-为第二内部激励变形体600的正负极。

第一实施例的工作原理

图1中沿纸面从上往下分别示出了4张子图，这4张子图分别示出所述无磁运动平台的4个状态，下面就这4个状态分别进行说明。

第1个状态：外部激励变形体400、第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600均未被激励；内部预设弹性体700为预紧弹簧，即初始时将第一通道101中的运动接触体103与第二通道102中的运动接触体103分别向各自对应的窄口撑顶弹开，实现双向锁死，从而可控止动器100与运动件300之间相对固定；外部预设弹性体800为预拉弹簧，使得可控止动器100靠近结构体200；

第2个状态：外部激励变形体400被激励而伸长，第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600保持未被激励，从而外部激励变形体400驱动可控止动器100带动运动件300远离结构体200，实现运动行程dS；

第3个状态：外部激励变形体400未被激励而缩短，第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600被激励而伸长，实现可控止动器100对运动件300的双向释放，从而外部激励变形体400驱动可控止动器100靠近结构体200；由于可控止动器100对运动件300的双向释放，因此可控止动器100的运动不能带动运动件300运动或者基于结构体200提供的摩擦力而不动；

第4个状态：可控止动器100返回到第1个状态时的位置后，外部激励变形体400、第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600均停止激励。

这样，从第1个状态到第4个状态完成一次运动件300的向图1右侧方向的距离为dS的运动，重复第1个状态到第4个状态能够实现长距离的运动。同理，通过时序变化，本发明也能够实现向图1左侧方向的运动。

第二实施例

如图2所示，本发明的第二实施例。

第二实施例为基本实施例的优选例，也是第一实施例的优选例。

可控止动器100包括外壳104、滑动块105、限位滑动槽106；

外壳104延伸出刚性连接的滑动块105，外壳104与滑动块105始终同步运动，滑动块105被限制在限位滑动槽106内滑动；其中，限位滑动槽106的延伸方向平行于运动件300的运动方向；

运动件300为杆件，运动件300的运动方向为杆件的轴向。

第二实施例的工作原理

第二实施例的部分工作原理可参见第一实施例的工作原理。在此基础之上，进一步地，第二实施例中能够精确控制运动件300每次运动的单步行程dS0，从而单步行程乘以运动次数可以精确地得到运动距离。

具体地，滑动块105被限制在限位滑动槽106内滑动，限位滑动槽106所提供滑动行程的长度是一定的，即dS0，从而滑动块105刚性连接的可控止动器100的外壳104的滑动行程的长度也是dS0，进而运动件300每一次的运动行程距离也是一定的dS0。因此实现了单步行程的精确控制。

优选地，在限位滑动槽106内设置有一个或多个挡块，从而改变限位滑动槽106所限定的滑动槽长度。或者限位滑动槽106本身能够调节滑动槽长度，使得单步行程的长度得到调节。又或者滑动块105的长度能够调节，使得单步行程的长度得到调节。

第三实施例

如图3所示，本发明的第三实施例。

第三实施例为基本实施例的优选例，也是第一实施例的优选例，也是第二实施例的优选例。

所述无磁运动平台，还包括平台结构901、基台902；

平台结构901紧固连接在运动件300上；

运动件300设置在结构体200上，结构体200滑动设置在基台902上；

结构体200的滑动方向与运动件300的运动方向之间形成夹角。

第三实施例的工作原理

运动件300的运动能够带动平台结构901沿第一方向运动；

结构体200相对于基台902的运动能够带动运动件300沿第二方向运动，从而平台结构901得到了由第一方向运动与第二方向运动合成的复合方向的运动。

例如图3中第二方向为垂直纸面的方向。

第四实施例

如图4所示，本发明的第四实施例。

所述无磁运动平台，包括导向滑套903；

导向滑套903的两个套体分别紧固连接可控止动器100、结构体200；

外部激励变形体400位于导向滑套903内；

运动件300贯穿导向滑套903。

多个所述无磁运动平台的运动件300相互紧固连接，并且多个所述无磁运动平台的运动件300的运动方向之间形成夹角。

优选地，多个所述无磁运动平台的运动件300通过圆柱904紧固连接；

圆柱904连接台面905；

台面905设置有支撑球906。

第四实施例的工作原理

两个所述无磁运动平台的运动件300分别运动，实现圆柱904的复合方向的运动，从而圆柱904带动台面905以复合方向运动，台面905通过支撑球906以滚动摩擦的方式支撑在其它平台上。

在变化例中，可以三个或者更多的所述无磁运动平台的运动件300相互刚性连接，实现多维方向的复合运动。

本发明还提供一种所述的无磁运动平台的控制方式，包括：

通过对外部激励变形体400的激励的控制，改变可控止动器100与结构体200之间的相对运动；

通过对第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600的激励的控制，切换可控止动器100对运动件300的锁死以及释放；

通过可控止动器100对运动件300的锁死，实现可控止动器100与运动件300的同步运动；

通过可控止动器100对运动件300的释放，实现可控止动器100与运动件300的各自独立运动；

其中，通过对第一内部激励变形体500、第二内部激励变形体600的分别独立控制，能够实现单向锁死和双向锁死。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (8)

1.一种无磁运动平台，其特征在于，包括：可控止动器（100）、结构体（200）、运动件（300）、外部激励变形体（400）；

运动件（300）滑配安装在结构体（200）上；

可控止动器（100）安装在运动件（300）上，在运动件（300）的运动方向上，可控止动器（100）能够锁死以及释放运动件（300）；

外部激励变形体（400）在变形方向上的两端分别连接可控止动器（100）、结构体（200）；

可控止动器（100）包括第一通道（101）、第二通道（102），可控止动器（100）还包括分别位于第一通道（101）、第二通道（102）内的第一内部激励变形体（500）、第二内部激励变形体（600）；

第一通道（101）、第二通道（102）内均设置有运动接触体（103）；第一通道（101）、第二通道（102）均沿轴向方向由宽变窄，形成宽口与窄口；

在第一通道（101）内，第一内部激励变形体（500）在变形方向上的两端分别连接第一通道（101）的窄口、运动接触体（103）；

在第二通道（102）内，第二内部激励变形体（600）在变形方向上的两端分别连接第二通道（102）的窄口、运动接触体（103）；

第一内部激励变形体（500）、第二内部激励变形体（600）均能够驱动所连接的运动接触体（103）至窄口以进行所述锁死，以及第一内部激励变形体（500）、第二内部激励变形体（600）均能够驱动所连接的运动接触体（103）至宽口以进行所述释放；

运动件（300）贯穿第一通道（101）、第二通道（102）；

还包括外部预设弹性体（800）、内部预设弹性体（700）；

外部预设弹性体（800）连接在可控止动器（100）与结构体（200）之间；

内部预设弹性体（700）连接在第一通道（101）中的运动接触体（103）与第二通道（102）中的运动接触体（103）之间。

2.根据权利要求1所述的无磁运动平台，其特征在于，外部激励变形体（400）为非磁能量激励变形体；

第一内部激励变形体（500）为非磁能量激励变形体；

第二内部激励变形体（600）为非磁能量激励变形体；

所述非磁能量激励变形体为电致变形、光致变形、热致变形、冷致变形、相变变形或者化学感应的变形体；

外部预设弹性体（800）为预拉弹簧；

内部预设弹性体（700）为预紧弹簧。

3.根据权利要求1所述的无磁运动平台，其特征在于，结构体（200）为滚动摩擦体或滑动摩擦体。

4.根据权利要求1所述的无磁运动平台，其特征在于，可控止动器（100）包括外壳（104）、滑动块（105）、限位滑动槽（106）；

外壳（104）延伸出滑动块（105）并同步运动，滑动块（105）被限制在限位滑动槽（106）内滑动；其中，限位滑动槽（106）的延伸方向平行于运动件（300）的运动方向；

运动件（300）为刚性件；

滑动块（105）的长度能够调节；

限位滑动槽（106）的槽的长度能够调节；

限位滑动槽（106）的槽内设置有一个或多个挡块。

5.根据权利要求1所述的无磁运动平台，其特征在于，还包括平台结构（901）、基台（902）；

平台结构（901）紧固连接在运动件（300）上；

运动件（300）设置在结构体（200）上，结构体（200）滑动设置在基台（902）上；

结构体（200）的滑动方向与运动件（300）的运动方向之间形成夹角。

6.根据权利要求1所述的无磁运动平台，其特征在于，包括导向滑套（903）；

导向滑套（903）的两个套体分别紧固连接可控止动器（100）、结构体（200）；

外部激励变形体（400）位于导向滑套（903）内；

运动件（300）贯穿导向滑套（903）。

7.一种无磁运动平台的组合结构，其特征在于，包括多个权利要求1至6中任一项所述的无磁运动平台；

多个所述无磁运动平台的运动件（300）相互紧固连接，并且多个所述无磁运动平台的运动件（300）的运动方向之间形成夹角。

8.一种权利要求1至6中任一项所述的无磁运动平台的控制方式，其特征在于，包括：

通过对外部激励变形体（400）的激励的控制，改变可控止动器（100）与结构体（200）之间的相对运动；

通过对第一内部激励变形体（500）、第二内部激励变形体（600）的激励的控制，切换可控止动器（100）对运动件（300）的锁死以及释放；

通过可控止动器（100）对运动件（300）的锁死，实现可控止动器（100）与运动件（300）的同步运动；

通过可控止动器（100）对运动件（300）的释放，实现可控止动器（100）与运动件（300）的各自独立运动。