宏動及微動可控的組合式平板運動系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及驅動器技術、智能驅動控制技術、電磁永磁直接驅動以及轉動位置精密控制技術領域，具體地，涉及宏動及微動可控的組合式平板運動系統。
【背景技術】
[0002]目前的平板運動系統功能較為單一，往往只能實現整體的平移、升降、平轉等簡單的動作。以活動床為例，活動床即是一種平板運動系統，為了幫助用戶(比如病患和老人)由平躺位姿轉換到倚靠位資，可以將位于背部的床板抬起至傾斜，位于腿部的床板仍然保持水平，但是，傳統的活動床的功能也僅限于“宏動”，其實質是缺乏對床的整體中局部小區域的“微動”。
[0003]進一步地，在平板系統的轉軸的自驅動方面，現有技術一般均采用旋轉電機驅動，而對于“微動”更適合的是精密可轉動驅動。精密可控轉動驅動裝置主要應用于機構空間位置的調整以及目標物體的跟蹤，柔性結構的振動主動控制。通過控制子部件的轉動，來實現機構空間位置的調整，進而實現對目標物體的跟蹤以及柔性結構振動的主動控制。現有的轉動驅動裝置，主要是旋轉電機，這種機構自身結構較為復雜，且常需要與其他傳動部件組合來進行運動的控制，效率較低，響應速度較慢。特別的，在體積受限的情況下，往往無法提供較大的驅動扭矩，無法滿足現代工業對于微型精密驅動控制及定位的需求。
[0004]目前沒有發現同本實用新型類似技術的說明或報道，也尚未收集到國內外類似的資料。
【實用新型內容】
[0005]針對現有技術中的缺陷，本實用新型的目的是提供一種宏動及微動可控的組合式平板運動系統。
[0006]根據本實用新型提供的一種宏動及微動可控的組合式平板運動系統，包括平板框架、自轉動軸，還包括設置于平板框架上的按照陣列排布的多塊平板；
[0007]每塊平板均能夠在一一對應的組合式直線驅動裝置的驅動下進行平動和/或轉動；
[0008]所述自轉動軸用于驅動平板框架進行平動、轉動或者折疊。
[0009]優選地，平板框架在一個或多個自轉動軸的驅動下進行平動或者轉動；
[0010]其中，所述多個自轉動軸依次連接，形成具有多個旋轉方向自由度的組合式精密可控驅動裝置。
[0011]優選地，平板框架包括多個按照陣列排布的單元模塊，其中，每個單元模塊均包括按照陣列排布的多塊平板；
[0012]相鄰的單元模塊之間通過所述自轉動軸鉸接。
[0013]優選地，在平板框架的底部與固定端之間設置有組合式直線驅動裝置。
[0014]優選地，所述自轉動軸為精密可控自驅動轉動軸，所述精密可控自驅動轉動軸，包括:轉動軸定子、轉動軸動子、驅動體電磁線圈、轉盤、永磁體；
[0015]驅動體電磁線圈的軸向平行于轉盤的法向；
[0016]驅動體電磁線圈安裝固定于轉動軸定子與轉動軸動子兩者中的一者，轉盤安裝固定于轉動軸定子與轉動軸動子兩者中的另一者；
[0017]轉盤的部分區域由永磁體構成；
[0018]驅動體電磁線圈與永磁體相互作用形成磁路結構。
[0019]優選地，在盤形線圈腔體內，多個驅動體電磁線圈在同一周向或多個周向上均勻或非均勻分布；轉盤上的多個永磁體沿周向均勻或非均勻布置，驅動體電磁線圈的數量為永磁體數量的N倍，其中，N為正整數。
[0020]優選地，包括若干個驅動體電磁線圈；所述若干個驅動體電磁線圈通電后驅使轉盤相對轉動至對應于所述磁路結構中磁通量最大值的角度。
[0021]優選地，套筒繞中心軸相對轉動，并且:
[0022]-轉動軸定子、轉動軸動子分別為中心軸、套筒；或者
[0023]-轉動軸定子、轉動軸動子分別為套筒、中心軸。
[0024]優選地，所述精密可控自驅動轉動軸還包括如下任一種或任多種裝置:
[0025]-扭簧，所述扭簧的兩端分別固定于轉動軸定子、轉動軸動子上，以在轉動軸動子與轉動軸定子之間提供阻尼；
[0026]-密封在套筒與中心軸之間空腔內的磁流變液體、導磁性粉末顆粒或者軟磁顆粒，以在轉動軸動子與轉動軸定子之間提供可控和變化的阻尼特性；
[0027]-密封在套筒與中心軸之間空腔內的囊狀阻尼體，所述囊狀阻尼體為一空間囊狀體結構，內部填充磁性介質，以在轉動軸動子與轉動軸定子之間提供可控和變化的阻尼特性；
[0028]優選地，所述精密可控自驅動轉動軸還包括如下裝置:
[0029]-阻尼控制驅動體，所述阻尼控制驅動體為電磁發生裝置，安裝在套筒和中心軸之間的腔體中，用于施加能量使磁流變液體、導磁性粉末顆粒、軟磁顆粒或者囊狀阻尼體內磁性介質匯聚在能量施加方向以產生阻礙轉動軸動子與轉動軸定子相對轉動的剪切力。
[0030]優選地，所述精密可控自驅動轉動軸還包括如下裝置:
[0031]角度檢測傳感器:用于檢測轉動軸定子與轉動軸動子之間的相對轉動角度；
[0032]電磁線圈控制器:用于根據角度檢測傳感器檢測得到的所述轉動角度對驅動體電磁線圈的電流大小和/或電流方向進行控制，以增加或減弱驅動體電磁線圈與永磁體之間的磁力相互作用。
[0033]優選地，所述角度檢測傳感器為磁電式科里奧利力檢測傳感器；次優選地，所述角度檢測傳感器還可以是其它可以進行角度檢測的傳感器或MEMS類型角度傳感器。
[0034]與現有技術相比，本實用新型具有如下有益效果:
[0035]1、本實用新型中的精密可控自驅動轉動軸利用電磁線圈與永磁體直接相互作用進行轉動驅動，效率更高，結構更加緊湊，不需要電動機等驅動部分；
[0036]2、精密可控自驅動轉動軸通過改變轉盤中扇形永磁體的個數和位置，本實用新型裝置可以實現不同角度控制范圍的應用場合；
[0037]3、精密可控自驅動轉動軸的驅動體采用對稱布置方式，有效的增大了驅動力；
[0038]4、本實用新型中精密可控自驅動轉動軸的電磁線圈布置形式更加靈活，簡單；
[0039]5、精密可控自驅動轉動軸的各組電磁線圈之間可以串接或者并接，通過改變通電方式，既可以相互同向耦合產生增強勵磁磁場力，也可以相互異向耦合產生削弱勵磁磁場力；
[0040]6、本實用新型裝置可以根據需要進行一維軸向，二維平面，三維空間的功能擴展；
[0041]7、本實用新型具有主動阻尼特性，通過對電磁變液或者導磁性粉末顆粒的控制，能產生可控變化的阻尼；
[0042]8、本實用新型結構簡單、質量輕，滿足現代工業對精密控制驅動裝置的需求。
[0043]9、本實用新型可以用于實現特別是180度范圍內的多維轉動，可應用作為等速轉動儀器、等扭矩轉動裝置以及機器人關節系統的基礎部件。
[0044]10、本實用新型能夠實現“宏動”與整體中局部小區域的“微動”，并通過精密可控自驅動轉動軸實現對“宏動”的精密控制，通過組合式直線驅動裝置實現對“微動”的精密控制。
【附圖說明】
[0045]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本實用新型的其它特征、目的和優點將會變得更明顯:
[0046]圖1為本實用新型的驅動原理結構簡圖；
[0047]圖2、圖3分別為驅動體電磁線圈與扇形永磁體對齊與錯位時的結構示意圖；
[0048]圖4、圖5、圖6、圖7為本實用新型中不同數量的永磁體和不同數量的驅動體電磁線圈的陣列擴展形式示意圖；
[0049]圖8為本實用新型中采用扭簧產生阻尼的結構示意圖；
[0050]圖9、圖10、圖11為本實用新型中三種基礎結構形式。其中，圖9為套筒固定，中心軸轉動，圖10為中心軸固定，套筒轉動，圖11為內套筒固定，外套筒和中心軸同時轉動；
[0051]圖12、圖13為本實用新型產生主動阻尼的原理演示圖。其中，圖12為阻尼控制驅動體未勵磁的情況，圖13為阻尼控制驅動體勵磁工作的情況；
[0052]圖14為本實用新型中通過三個自轉動軸驅動平板框架的結構示意圖；
[0053]圖15為平板和單元模塊的結構示意圖；
[0054]圖16為單元模塊和平板框架的結構示意圖；
[0055]圖17為平板框架通過自轉動軸一端翹起傾斜的結構示意圖；
[0056]圖18為平板框架通過自轉動軸折疊的結構示意圖；
[0057]圖19為平板的驅動結構示意圖；
[0058]圖20為平板框架在自轉動軸的驅動下搖動的結構示意圖。
[0059]圖中:
[0060]1為中心軸
[0061]2為驅動體電磁線圈
[0062]3為轉盤
[0063]4為永磁體
[0064]5為扭簧。
[0065]6為套筒
[0066]7為線圈支撐框架
[0067]8為支撐軸承
[0068]9為內套筒。