技術領域

本發明涉及一種鏡架的可重構串并混聯機構，具體涉及一種大行程、高精度鏡架的可重構串并混聯機構。

背景技術

光學元件即為動平臺，光學物理實驗要求光學元件在豎直平面內或者與豎直平面成一定角度的平面內工作，串聯機構由于累計誤差大、機構體積大、穩定性差等原因，完成大行程(mm量級)、高精度(nm量級)的任務難度較大。并聯機構可以克服串聯機構的缺點，但是傳統并聯的上下平臺、運動支鏈對稱布局的特點又無法直接應用于這種場合；

高功率激光器、大型光譜儀、光柵拼接、激光慣性約束核聚變(ICF)等領域需要大行程(mm量級)、高精度(nm量級)、大口徑的鏡架機構，長期以來相關的科研人員采用串聯機構制造這種鏡架，這種機構方案存在以下不足：(1)串聯機構各桿件依次相互聯接，導致誤差的累積和放大，無法達到高精度、高穩定性任務的要求。(2)機構體積龐大，影響了光學元件的尺寸。(3)機構的剛度低，從而降低了機構的負載能力；

目前并聯機構廣泛應用于機床、雷達、運動模擬器、機器人等領域，代表性的機構有Stewart機構、3RPS、Tricept等，這些機構都具有上下兩個平臺和若干個并聯、可伸縮的桿件組成的特點，通過控制桿件的長度實現動平臺位置控制的目的。鏡架機構中安裝的光學元件要求在豎直平面或者與豎直平面成一定角度的平面內運動，現有并聯機構的上下平臺、多桿支撐的布局形式無法滿足這種運動方式的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種大行程、高精度鏡架的可重構串并混聯機構，以解決光學物理實驗要求光學元件在豎直平面內或者與豎直平面成一定角度的平面內工作，串聯機構由于累計誤差大、機構體積大、穩定性差等原因，完成大行程、高精度的任務難度較大的問題。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

所述可重構串并混聯機構為六自由度可重構串并混聯機構，所述六自由度可重構串并混聯機構為6PSSP可重構串并混聯機構，所述6PSSP可重構串并混聯機構包括六條PSSP支鏈模塊、一個動平臺和一個靜平臺，所述六條PSSP支鏈模塊為可重構支鏈模塊，所述六條PSSP支鏈模塊采用三面正交支撐布局形式，以動平臺的幾何中心為坐標系的原點，建立笛卡爾坐標系，所述六自由度可重構串并混聯機構的自由度為R_xyzT_xyz，其中R為轉動自由度，T為移動自由度，R_xyz表示運動副在笛卡爾坐標系xyz中的轉動軸線方向，T_xyz表示運動副在笛卡爾坐標系xyz中的移動軸線方向，所述6PSSP可重構串并混聯機構由宏動并聯機構6PSS和微動并聯機構6SSP組成，宏動并聯機構6PSS和微動并聯機構6SSP通過SS支鏈串聯連接，6PSSP串并混聯機構中每條PSSP支鏈模塊由第一P移動副、第一S球副、第二S球副和第二P移動副組成，所述第一P移動副為宏動并聯機構6PSS的主動副且與靜平臺連接，所述第二P移動副為微動并聯機構6SSP的主動副且與動平臺連接。

所述可重構串并混聯機構為五自由度可重構串并混聯機構，所述五自由度可重構串并混聯機構為5PSSP-PPS可重構串并混聯機構，所述5PSSP-PPS可重構串并混聯機構包括五條PSSP支鏈模塊、一條PPS支鏈模塊、一個動平臺和一個靜平臺，所述五條PSSP支鏈模塊為無約束主動支鏈模塊，一條PPS支鏈模塊為恰約束從動支鏈模塊，所述五條PSSP支鏈模塊和一條PPS支鏈模塊采用三面正交支撐布局形式，以動平臺的幾何中心為坐標系的原點，建立笛卡爾坐標系，所述五自由度可重構串并混聯機構的自由度為R_xyzT_xz，其中R為轉動自由度，T為移動自由度，R_xyz表示運動副在笛卡爾坐標系xyz中的轉動軸線方向，T_xz表示運動副在笛卡爾坐標系xyz中的移動軸線方向，所述5PSSP-PPS可重構串并混聯機構由宏動并聯機構5PSS-PPS和微動并聯機構5SSP-PPS組成，宏動并聯機構5PSS-PPS和微動并聯機構5SSP-PPS通過SS支鏈串聯連接，5PSSP-PPS可重構串并混聯機構的每條PSSP支鏈模塊由第一P移動副、第一S球副、第二S球副和第二P移動副組成，所述第一P移動副為宏動并聯機構5PSS-PPS的主動副且與靜平臺連接，所述第二P移動副為微動并聯機構5SSP-PPS的主動副且與動平臺連接。