位移结构及其控制方法与计算机可读存储介质与流程

本发明涉及位移控制领域，具体地，涉及位移结构及其控制方法与计算机可读存储介质。尤其是一种可控自锁的位移结构及其控制方法与计算机可读存储介质。

背景技术：

空间定位指向在工业自动化、航空航天、生物医疗等领域有着广泛的应用。现有的空间定位指向系统，如专利文献cn104483899a提供的臂式空间天文望远镜的惯性指向控制方法及控制系统利用多个惯性传感器与伺服电机，在动力学模型的基础上实现望远镜的定位指向；专利文献cn103970262a提供的光学式指向系统利用图像传感器与参考光源实现空间指向。但是现有技术中的位移结构的合理性与可控性有待进一步提高。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种位移结构及其控制方法与计算机可读存储介质。

根据本发明提供的一种位移结构，包括：移动单元组件；

所述移动单元组件包括第一移动单元、第二移动单元、运动件、锁死机构；其中，第一移动单元与第二移动单元之间相对运动连接；运动件紧固连接第一移动单元，运动件连接锁死机构；所述锁死机构能够锁死及释放运动件。

优选地，移动单元组件的数量为一个；第二移动单元与锁死机构的壳体之间相对固定。

优选地，移动单元组件的数量为多个，其中，多个移动单元组件依次连接。

优选地，在依次连接的多个移动单元组件中，将相邻的两个移动单元组件分别记为移动单元组件moa、移动单元组件mob，移动单元组件moa的第二移动单元紧固连接移动单元组件mob的第一移动单元，且移动单元组件mob的第一移动单元与移动单元组件moa的锁死机构的壳体之间紧固连接。

优选地，移动单元组件moa的第二移动单元与移动单元组件mob的第一移动单元之间的滑动方向形成夹角。

优选地，所述锁死机构包括箝位机构；

所述箝位机构包括箝位腔室、箝位卡件、卡件驱动件；

箝位腔室的宽度沿轴向由宽变窄，形成宽端、窄端；运动件经宽端和窄端穿过所述箝位腔室；箝位卡件位于所述箝位腔室中；

在所述卡件驱动件的驱动下，箝位卡件能够在宽端与窄端之间运动；

当箝位卡件位于宽端时，箝位卡件脱离运动件和/或箝位腔室的腔壁，从而运动件能够在所述轴向上相对于箝位机构自由运动；

当箝位卡件位于窄端时，箝位卡件同时受到运动件和箝位腔室的腔壁的挤压，使得运动件与箝位机构相锁死。

优选地，所述锁死机构包括成对的箝位机构；

其中，在所述成对的箝位机构中的两个箝位机构之间宽端相对设置，或者是窄端相对设置。

优选地，所述卡件驱动件包括能量致形变材料体、弹性复位体；

能量致形变材料体能够在第一形状与第二形状之间变化：

-当能量致形变材料体由第一形状向第二形状形变时，能量致形变材料体驱动箝位卡件克服弹性复位体的弹力移动至宽端；当能量致形变材料体由第二形状向第一形状形变时，弹性复位体的弹力驱动箝位卡件移动至窄端；或者是

-当能量致形变材料体由第一形状向第二形状形变时，能量致形变材料体驱动箝位卡件克服弹性复位体的弹力移动至窄端；当能量致形变材料体由第二形状向第一形状形变时，弹性复位体的弹力驱动箝位卡件移动至宽端。

根据本发明提供的一种上述的位移结构的控制方法，包括:

运动释放步骤：令锁死机构释放运动件，使得运动件相对于锁死机构能够自由运动，进而允许第一移动单元相对于第二移动单元能够自由运动；

运动锁死步骤：令锁死机构锁死运动件，使得第一移动单元相对于第二移动单元不能运动，或者仅能够向一个方向自由运动。

优选地，所述运动锁死步骤包括：

单向锁死步骤：令锁死机构的成对的箝位机构中，一个箝位机构的箝位卡件位于宽端，另一个箝位机构的箝位卡件位于窄端，使得第一移动单元相对于第二移动单元仅能够向一个方向自由运动；或者

双向锁死步骤：令锁死机构的成对的箝位机构中，一个箝位机构的箝位卡件位于窄端，另一个箝位机构的箝位卡件位于窄端，使得第一移动单元相对于第二移动单元不能自由运动。

根据本发明提供的一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求或中任一项所述的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结构合理，易于维护，可以实现自锁功能。

2、本发明的自锁功能的锁紧力能够保证位移的精确性，锁死状态下结构稳定，尤其适用于机械精密控制。

3、本发明的自锁功能能够实现单方向锁死，在允许朝一个方向运动的同时，确保向该方向的反向运动被锁死。

4、本发明能够在磁场环境下应用，而不会受到磁场的干扰或者干扰磁场。

5、本发明是可断电自带刚性锁死的平台。

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为本发明实施例1的结构示意图。

图2为本发明实施例2的结构示意图。

图3为本发明实施例3的结构示意图。

图4为本发明实施例4的结构示意图。

图5为图4中沿a-a向的剖视结构示意图。

图6为本发明中箝位机构的结构示意图，也是图1的局部放大图。

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位移结构，包括：移动单元组件900；

所述移动单元组件900包括第一移动单元901、第二移动单元902、运动件903、锁死机构；其中，第一移动单元901与第二移动单元902之间相对运动连接；运动件903紧固连接第一移动单元901，运动件903连接锁死机构，例如穿过锁死机构中；所述锁死机构能够锁死及释放运动件903。

所述锁死运动件903及释放运动件903，可以是指沿长度方向，例如轴状的运动件903的轴向，双向锁死运动件903、双向释放运动件903以及单向锁死运动件903，其中，单向锁死运动件903也可以理解为单向释放运动件903，只是单向锁死的运动方向与单向释放的运动方向之间相反。

锁死机构包括箝位机构。可以利用现有技术中的箝位机构，例如本领域技术人员可以参考“电磁箝位机构及其直线驱动装置、组合”[申请号201410387626.2，公开号cn104167957a]，其公开了电磁箝位机构，包括电磁体、永磁体及变形体，所述永磁体的磁极与电磁体的磁极直接接触或靠近，形成控制磁路，所述变形体与永磁体刚性连接；所述永磁体在控制磁路磁场的驱动下相对电磁体运动，并驱动变形体产生变形，进而实现箝位锁紧和释放。本领域技术人员还可以参考“用于直线电机的电磁-永磁箝位机构”[申请号201020603794.8，公开号cn201869079u]以及“电磁箝位机构及其粘滑运动直线电机”[申请号201020603955.3，公开号cn201887641u]等专利文献来实现箝位机构，还可以参考“电磁自适应箝位夹紧装置及组合式箝位夹紧装置”[申请号201610038564.3，公开号cn105527840a]。例如，基于“电磁箝位机构及其直线驱动装置、组合”，箝位机构中的变形体作为输出件能够紧抵住被锁定对象进行锁定，基于“用于直线电机的电磁-永磁箝位机构”，箝位机构中的输出杆作为输出件能够紧抵住被锁定对象进行锁定，基于“电磁箝位机构及其粘滑运动直线电机”，箝位机构中的输出轴作为输出件能够紧抵住被锁定对象进行锁定，基于“电磁自适应箝位夹紧装置及组合式箝位夹紧装置”，箝位机构中的箝位部件作为输出件能够收紧、松弛以紧箍住、紧抵住被锁定对象进行锁定。

而在优选例中，本发明提供了一种能够在磁场环境下应用，而不会受到磁场的干扰或者干扰磁场的箝位机构，将在下文中进行具体说明。

下面通过基本实施例的各个优选例，对本发明进行更为详细的说明。

实施例1

如图1所示，移动单元组件900的数量为一个；第二移动单元902与锁死机构的壳体之间相对固定，例如均紧固安装在同一个刚性支架上，又例如，第二移动单元902通过刚性的支架与锁死机构的壳体紧固连接。

所述锁死机构包括成对的箝位机构904；其中，在所述成对的箝位机构904中的两个箝位机构904之间宽端90411相对设置。而在变化例中，成对的箝位机构904中的两个箝位机构904之间窄端90412相对设置，例如如图2所示。

具体地，如图6所示，所述锁死机构包括箝位机构904；所述箝位机构904包括箝位腔室9041、箝位卡件9042、卡件驱动件9043；

箝位腔室9041的宽度沿轴向由宽变窄，形成宽端90411、窄端90412；运动件903经宽端90411和窄端90412穿过所述箝位腔室9041；箝位卡件9042位于所述箝位腔室9041中；

在所述卡件驱动件9043的驱动下，箝位卡件9042能够在宽端90411与窄端90412之间运动；

当箝位卡件9042位于宽端90411时，箝位卡件9042脱离运动件903和/或箝位腔室9041的腔壁，从而运动件903能够在所述轴向上相对于箝位机构904自由运动；

当箝位卡件9042位于窄端90412时，箝位卡件9042同时受到运动件903和箝位腔室9041的腔壁的挤压，使得运动件903与箝位机构904相锁死。

进一步具体地，所述卡件驱动件9043包括能量致形变材料体90431、弹性复位体90432；

能量致形变材料体90431能够在第一形状与第二形状之间变化：

-当能量致形变材料体90431由第一形状向第二形状形变时，能量致形变材料体90431驱动箝位卡件9042克服弹性复位体90432的弹力移动至宽端90411；当能量致形变材料体90431由第二形状向第一形状形变时，弹性复位体90432的弹力驱动箝位卡件9042移动至窄端90412；或者是

-当能量致形变材料体90431由第一形状向第二形状形变时，能量致形变材料体90431驱动箝位卡件9042克服弹性复位体90432的弹力移动至窄端90412；当能量致形变材料体90431由第二形状向第一形状形变时，弹性复位体90432的弹力驱动箝位卡件9042移动至宽端90411。

其中，所述能量致形变材料体90431可以是热致形变材料体、电致形变材料体，若不考虑对所处磁场的影响，还可以采用磁致形变材料体。所述能量致形变材料体90431在被赋予能量前后会发生伸缩等形变，从而能够对箝位卡件9042进行驱动。在优选例中，所述能量致形变材料体90431采用电致形变材料体，加电后将箝位卡件9042驱动至宽端90411，断电后箝位卡件9042回复到窄端90412，从而实现可断电自带刚性锁死的平台。

箝位卡件9042优选为球体，次优选地也可以套在运动件903上的圆环，非优选地还可以是立方形、椭圆形以及异形不规则的颗粒。

在图1中：

-若要允许第一移动单元901相对于第二移动单元902向左右均可以自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于宽端90411、宽端90411；

-若要允许第一移动单元901相对于第二移动单元902只能向左自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于宽端90411、窄端90412；

-若要允许第一移动单元901相对于第二移动单元902只能向右自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于窄端90412、宽端90411；

-若要将第一移动单元901相对于第二移动单元902锁死，向左右均不可以自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于窄端90412、窄端90412。

实施例2

如图2所示，为图1的变化例。在本变化例中，成对的箝位机构904中的两个箝位机构904之间窄端90412相对设置。

在图2中：

-若要允许第一移动单元901相对于第二移动单元902向左右均可以自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于宽端90411、宽端90411；

-若要允许第一移动单元901相对于第二移动单元902只能向左自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于窄端90412、宽端90411；

-若要允许第一移动单元901相对于第二移动单元902只能向右自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于宽端90411、窄端90412；

-若要将第一移动单元901相对于第二移动单元902锁死，向左右均不可以自由滑动，则左侧、右侧箝位机构904中的箝位卡件9042分别位于窄端90412、窄端90412。

实施例3

如图3所示，为图1的变化例。在本变化例中，成对的箝位机构904中的两个箝位机构904均位于第一移动单元901的同一侧。

在图2的变化例中，成对的箝位机构904中的两个箝位机构904也可以均位于第一移动单元901的同一侧。

实施例4

如图4、图5所示，为图1的优选例。在本优选例中，移动单元组件900的数量为多个，其中，多个移动单元组件900依次连接。在依次连接的多个移动单元组件900中，将相邻的两个移动单元组件900分别记为移动单元组件moa、移动单元组件mob，移动单元组件moa的第二移动单元902紧固连接移动单元组件mob的第一移动单元901，且移动单元组件mob的第一移动单元901与移动单元组件moa的锁死机构的壳体之间紧固连接。具体是通过刚性支架905连接

移动单元组件moa的第二移动单元902与移动单元组件mob的第一移动单元901之间的滑动方向形成夹角。尤其优选为直角，从而能够分别实现x轴、y轴两个方向上的双向锁死、单向锁死以及双向释放，进而形成运动件903的复合运动。

在更多的优选例中，可以级联三个以上的移动单元组件900，从而实现更复杂的复合运动。

本发明还提供一种所述的位移结构的控制方法，包括:

运动释放步骤：令锁死机构释放运动件903，使得运动件903相对于锁死机构能够自由运动，进而允许第一移动单元901相对于第二移动单元902能够自由运动；

运动锁死步骤：令锁死机构锁死运动件903，使得第一移动单元901相对于第二移动单元902不能运动，或者仅能够向一个方向自由运动。

所述运动锁死步骤包括：

单向锁死步骤：令锁死机构的成对的箝位机构904中，一个箝位机构904的箝位卡件9042位于宽端90411，另一个箝位机构904的箝位卡件9042位于窄端90412，使得第一移动单元901相对于第二移动单元902仅能够向一个方向自由运动；或者

双向锁死步骤：令锁死机构的成对的箝位机构904中，一个箝位机构904的箝位卡件9042位于窄端90412，另一个箝位机构904的箝位卡件9042位于窄端90412，使得第一移动单元901相对于第二移动单元902不能自由运动。

本发明还提供一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的位移结构的控制方法的步骤。

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。