宇宙光学機器の異なる作動条件下での角度の微細調整問題に対して、圧電-電磁複合駆動の対称的な過拘束柔軟指向プラットフォームを設計した。弾性梁、擬剛体理論および伝達行列に基づき、複合駆動柔軟指向プラットフォームの角剛性解析モデルを構築した。有限要素および実験によりプラットフォームの理論的角剛性結果の精度を検証し、理論解析方程式を用いて材料および重要な幾何パラメータとプラットフォームの運動特性とのマッピング関係を解析した。伝達比および固有振動数の総合特性をさらに向上させるために、有限要素法を用いて初期構造設計のトポロジー最適化を行い、荷重変化が指向プラットフォームの偏倒角、伝達比および軸間結合などの運動性能に与える影響を比較検討した。最後に、加工した実験試作機で複合駆動指向プラットフォームの性能試験を実施した。有限要素解析および実験結果は、トポロジー構造が初期構造に比べて機能方向の固有振動数をそれぞれ168.99％および170.00％向上させ、角剛性を平均15.33％向上させ、最大寄生結合率を20.29％低減したことを示した。また、通電コイルは指向プラットフォームの偏倒角を効果的に調整し、プラットフォーム荷重による偏向損失に抵抗できることがわかった。有限要素解析と実験結果を総合的に踏まえ、提案されたプラットフォーム設計案は高い動作周波数と高精度な位置決め性能を同時に実現できる。

過拘束構成;電磁;圧電駆動;トポロジー最適化;精密位置決め