(57)【要約】  リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は、ベースと、ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、ベースに可動的に結合されたリアクションマスとを含むことができる。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置はまた、ステアリング可能プラットフォームの動きを発生させる主アクチュエータと、リアクションマス及びベースに結合されたトリムアクチュエータとを含むことができる。さらに、リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は、トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサを含むことができる。リアクションマスは、ステアリング可能プラットフォームの動きによって誘起される荷重の第１の部分を補償するように、トリムアクチュエータとは独立した作動によって動くように構成されることができる。リアクションマスが、ステアリング可能プラットフォームの動きによって誘起される荷重の第２の部分を補償するように動くよう、トリムアクチュエータの作動がセンサによって制御され得る。
2019514035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースと、
前記ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、
前記ベースに可動的に結合されたリアクションマスと、
前記ステアリング可能プラットフォームの動きを発生させる主アクチュエータと、
前記リアクションマス及び前記ベースに結合されたトリムアクチュエータと、
前記トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサと
を有し、
前記リアクションマスは、前記ステアリング可能プラットフォームの前記動きによって誘起される荷重の第１の部分を補償するように、前記トリムアクチュエータとは独立した作動によって動くように構成され、且つ
前記リアクションマスが、前記ステアリング可能プラットフォームの前記動きによって誘起される前記荷重の第２の部分を補償するように動くよう、前記トリムアクチュエータの作動が、前記センサによって制御される、
リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２】
前記センサは、荷重センサ、位置センサ、及び加速度計のうちの少なくとも１つを有する、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項３】
前記荷重センサは、前記ベースと支持構造との間に結合可能である、請求項２に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項４】
前記位置センサは、前記ベースと前記リアクションマスとの間に結合される、請求項２に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項５】
前記荷重センサは力センサを有する、請求項２に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項６】
前記主アクチュエータは、前記ステアリング可能プラットフォーム及び前記リアクションマスに結合され、前記主アクチュエータの作動は、前記ステアリング可能プラットフォーム及び前記リアクションマスを動かし、前記リアクションマスは、前記ステアリング可能プラットフォームの前記動きによって誘起される前記荷重の前記第１の部分を補償する、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項７】
当該リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は更に、前記リアクションマス及び前記ベースに結合された補助アクチュエータを有し、前記補助アクチュエータは、前記主アクチュエータによって発生される前記ステアリング可能プラットフォームの前記動きによって誘起される前記荷重の前記第１の部分を補償するように、前記リアクションマスを動かす、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項８】
前記補助アクチュエータは、少なくとも３つの補助アクチュエータを有する、請求項７に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項９】
前記主アクチュエータは、少なくとも３つの主アクチュエータを有する、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１０】
前記トリムアクチュエータは、少なくとも３つのトリムアクチュエータを有する、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１１】
前記ステアリング可能プラットフォームは、たわみピボット、ベアリング、ブッシング、又はこれらの組み合わせによって、前記ベースに可動的に結合される、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１２】
前記リアクションマスは、たわみピボット、ベアリング、ブッシング、又はこれらの組み合わせによって、前記ベースに可動的に結合される、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１３】
前記ベースへの前記ステアリング可能プラットフォームの結合、及び前記ベースへの前記リアクションマスの結合の各々が、２の回転自由度での相対運動を支援する、請求項１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１４】
前記ベースへの前記ステアリング可能プラットフォームの結合、及び前記ベースへの前記リアクションマスの結合の各々が、並進自由度での相対運動を支援する、請求項１３に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１５】
ベースと、
前記ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、
前記ベースに可動的に結合されたリアクションマスと、
前記ステアリング可能プラットフォーム及び前記リアクションマスに結合された主アクチュエータであり、当該主アクチュエータの作動が、前記ステアリング可能プラットフォーム及び前記リアクションマスを移動させ、前記リアクションマスが、前記ステアリング可能プラットフォームの前記移動によって誘起される荷重の第１の部分を補償する、主アクチュエータと、
前記リアクションマス及び前記ベースに結合されたトリムアクチュエータと、
前記トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサと
を有し、
前記リアクションマスが、前記ステアリング可能プラットフォームの前記移動によって誘起される前記荷重の第２の部分を補償するように移動するよう、前記トリムアクチュエータの作動が、前記センサによって制御される、
リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１６】
前記センサは、荷重センサ、位置センサ、及び加速度計のうちの少なくとも１つを有する、請求項１５に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１７】
前記荷重センサは、前記ベースと支持構造との間に結合可能である、請求項１６に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１８】
前記位置センサは、前記ベースと前記リアクションマスとの間に結合される、請求項１６に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項１９】
前記ベースへの前記ステアリング可能プラットフォームの結合、及び前記ベースへの前記リアクションマスの結合の各々が、２の回転自由度での相対運動を支援する、請求項１５に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２０】
前記ベースへの前記ステアリング可能プラットフォームの結合、及び前記ベースへの前記リアクションマスの結合の各々が、並進自由度での相対運動を支援する、請求項１９に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２１】
ベースと、
前記ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、
前記ベースに可動的に結合されたリアクションマスと、
前記ステアリング可能プラットフォーム及び前記ベースに結合された主アクチュエータと、
前記リアクションマス及び前記ベースに結合された補助アクチュエータであり、前記リアクションマスが、前記主アクチュエータによって発生される前記ステアリング可能プラットフォームの動きによって誘起される荷重の第１の部分を補償する、補助アクチュエータと、
前記リアクションマス及び前記ベースに結合されたトリムアクチュエータと、
前記トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサと
を有し、
前記リアクションマスが、前記ステアリング可能プラットフォームの前記動きによって誘起される前記荷重の第２の部分を補償するように動くよう、前記トリムアクチュエータの作動が、前記センサによって制御される、
リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２２】
前記センサは、荷重センサ及び加速度計のうちの少なくとも一方を有する、請求項２１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２３】
前記荷重センサは、前記ベースと支持構造との間に結合可能である、請求項２２に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２４】
前記ベースへの前記ステアリング可能プラットフォームの結合、及び前記ベースへの前記リアクションマスの結合の各々が、２の回転自由度での相対運動を支援する、請求項２１に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２５】
前記ベースへの前記ステアリング可能プラットフォームの結合、及び前記ベースへの前記リアクションマスの結合の各々が、並進自由度での相対運動を支援する、請求項２４に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２６】
ベースと、
２の回転自由度及び並進自由度で前記ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、
２の回転自由度及び並進自由度で前記ベースに可動的に結合されたリアクションマスと、
前記ステアリング可能プラットフォーム及び前記リアクションマスに結合されたアクチュエータであり、当該アクチュエータの作動が、前記ステアリング可能プラットフォーム及び前記リアクションマスを移動させ、前記リアクションマスが、前記ステアリング可能プラットフォームの前記移動によって誘起される荷重を補償する、アクチュエータと、
を有するリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２７】
前記アクチュエータは、少なくとも３つのアクチュエータを有する、請求項２６に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２８】
前記ステアリング可能プラットフォームは、Ｃフレクシャ、Ｕフレクシャ、Ｊフレクシャ、又はこれらの組み合わせによって、前記ベースに可動的に結合される、請求項２６に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【請求項２９】
前記リアクションマスは、Ｃフレクシャ、Ｕフレクシャ、Ｊフレクシャ、又はこれらの組み合わせによって、前記ベースに可動的に結合される、請求項２６に記載のリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
高性能電気光学センサ又はレーザシステムにおいて、レーザビームを向ける又は光センサの視線（ラインオブサイト）を安定化させるために、高速移動ステアリングミラー（Fast  moving  steering  mirror；ＦＳＭ）（“ビームステアリングミラー”としても知られる）が広く使用されている。多くの用途において、ＦＳＭはあまりに大きいので（例えば、約２インチから約２０インチの開口のミラー）、ミラーが持ち出す（エクスポートする）リアクション荷重（例えば、“キックバック”トルク、及び／又はミラーの加速度に起因する力）がミラーとは反対方向に移動するマス（質量体）によって補償されるようにミラーの運動が遂行されなければならない。効果的であるためには、持ち出される荷重が最小化されることを保証するようにミラーとの位相誤差が極めて小さいようにして、リアクションマスを駆動しなければならない。これは、一般に、リアクションマスがミラー運動を受動的／生来的に補償するようにリアクションマス及びミラーを互いに対して直接逆らわせて駆動することによって、又は、専用の別セットのアクチュエータ及び傾斜位置センサを用いてリアクションマスを能動的に駆動することによって、の何れかで達成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００２】
一緒になって本発明の特徴を例として示す添付図面とともに以下の詳細な説明を検討することで、本発明の特徴及び利点が明らかになる。
【図１】本開示の一例に従った、受動リアクションマス構成を有する二軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略図である。
【図２】図１の二軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置が傾斜することを例示している。
【図３Ａ】本開示の一例に従った二軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略上面図である。
【図３Ｂ】本開示の他の一例に従った二軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略上面図である。
【図４】本開示の一例に従った、受動リアクションマス構成を有する三軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略図である。
【図５】本開示の一例に従った三軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略上面図である。
【図６】本開示の他の一例に従った、受動リアクションマス構成を有する二軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略図である。
【図７】本開示の他の一例に従った、受動リアクションマス構成を有する三軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略図である。
【図８】本開示の一例に従った、能動リアクションマス構成を有する二軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略図である。
【図９】図８の二軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置が傾斜することを例示している。
【図１０】本開示の一例に従った、能動リアクションマス構成を有する三軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略図である。
【図１１】本開示の他の一例に従った、受動リアクションマス構成を有する三軸リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略図である。  以下、図示した例示的な実施形態を参照するとともに、ここでは特定の言葉を用いてそれを記述する。そうとはいえ、理解されるように、それによる本発明の範囲の限定は意図していない。
【発明を実施するための形態】
【０００３】
ここで使用されるとき、用語“実質的に”は、完全又は略完全な範囲又は程度の動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果を表す。例えば、“実質的に”包囲されている物体は、その物体が完全に包囲されているか、あるいは略完全に包囲されているかの何れかを意味する。絶対的な完全性からの逸脱の正確な許容可能な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。しかしながら、一般的に言えば、完全に近いことは、あたかも絶対的且つ総合的な完全さが得られるかのように全体として同じ結果を有するようなものである。“実質的に”の用法は、動作、特性、性質、状態、構造、品目又は結果の完全又は略完全な欠如を表す否定的な含意で使用されるときにも等しく当てはまる。
【０００４】
ここで使用されるとき、“隣接”は、２つの構造又は要素の近接を表す。特に、“隣接”しているとして特定される要素は、接しているか接続されているかの何れかであり得る。そのような要素はまた、必ずしも互いに接触しなくてもよく、互いに近いか接近するかであってもよい。近接性の正確な程度は、一部の場合において、具体的な文脈に依存し得る。
【０００５】
以下では、最初に技術実施形態の概説を提供し、その後に具体的な技術実施形態を更に詳細に説明する。この最初の概要は、より迅速に技術を理解する上で読者を助けることを意図したものであり、技術の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図したものではなく、また、特許請求に係る事項の範囲を限定することを意図したものでもない。
【０００６】
典型的な受動的（パッシブ）及び能動的（アクティブ）なリアクション補償式ステアリングミラーは、ミラーをステアリングすることによって生成されるリアクション荷重の大部分を相殺又は除去するのに有効であるが、これらの構成の各々は依然として、リアクションマスに関して補償されないままの残留荷重又は持ち出し荷重に悩まされる。受動的及び能動的なシステムでの持ち出し荷重の大きさは、ミラーとリアクションマスとのバランス及びアライメント（例えば、不完全性及び／又は公差）に大きく依存する。また、典型的な受動的アプローチは、リアクションマスの位置について如何なる制御も提供せず、そのことが、外乱の場合に、リアクションマスがその進行ストッパに衝突して、かなりの持ち出し荷重を生じさせることをもたらし得る。能動的アプローチはリアクションマス位置の総合的な制御を提供することができるが、このアプローチは、リアクションマスとミラーとの位相ずれ（アウトオブフェイズ）運動の可能性に悩まされ、そのため、幾らかの残留荷重又は持ち出し荷重が残り得る。故に、典型的な受動的及び能動的なリアクション補償式ステアリングミラーの性能は改善され得るものである。
【０００７】
従って、一例において、リアクションマスの位置の制御を提供して残留荷重又は持ち出し荷重を排除又は低減することができるリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置が開示される。一態様において、残留荷重又は持ち出し荷重が、測定され、そして、リアクションマスの動きによって直接的に補償され得る。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は、ベースと、ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、ベースに可動的に結合されたリアクションマスとを含むことができる。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置はまた、ステアリング可能プラットフォームの動きを発生させる主アクチュエータと、リアクションマス及びベースに結合されたトリムアクチュエータとを含むことができる。さらに、リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は、トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサを含むことができる。リアクションマスは、ステアリング可能プラットフォームの動きによって誘起される荷重の第１の部分を補償するように、トリムアクチュエータとは独立した作動によって動くように構成されることができる。リアクションマスが、ステアリング可能プラットフォームの動きによって誘起される荷重の第２の部分を補償するように動くよう、トリムアクチュエータの作動がセンサによって制御され得る。
【０００８】
他の一例において、ベースと、ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、ベースに可動的に結合されたリアクションマスとを含むことができるリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置も開示される。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置はまた、ステアリング可能プラットフォーム及びリアクションマスに結合された主アクチュエータを含むことができる。主アクチュエータの作動が、ステアリング可能プラットフォーム及びリアクションマスを移動させ得る。リアクションマスが、ステアリング可能プラットフォームの移動によって誘起される荷重の第１の部分を補償し得る。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は更に、リアクションマス及びベースに結合されたトリムアクチュエータを含むことができる。さらに、リアクション補償式ステアリング可能プラットフォームは、トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサを含むことができる。リアクションマスが、ステアリング可能プラットフォームの移動によって誘起される荷重の第２の部分を補償するように移動するよう、トリムアクチュエータの作動がセンサによって制御され得る。
【０００９】
更なる他の一例において、ベースと、ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームと、ベースに可動的に結合されたリアクションマスとを含むことができるリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置も開示される。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置はまた、ステアリング可能プラットフォーム及びベースに結合された主（プライマリ）アクチュエータと、リアクションマス及びベースに結合された補助（セカンダリ）アクチュエータとを含むことができる。リアクションマスが、主アクチュエータによって発生されるステアリング可能プラットフォームの動きによって誘起される荷重の第１の部分を補償するように動き得る。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は更に、リアクションマス及びベースに結合されたトリムアクチュエータを含むことができる。さらに、リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は、トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサを含むことができる。リアクションマスが、ステアリング可能プラットフォームの動きによって誘起される荷重の第２の部分を補償するように動くよう、トリムアクチュエータの作動がセンサによって制御され得る。
【００１０】
更なる一例において、ベースを含むことができるリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置が開示される。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置はまた、２の回転自由度及び並進自由度でベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォームを含むことができる。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は更に、２の回転自由度及び並進自由度でベースに可動的に結合されたリアクションマスを含むことができる。さらに、リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は、ステアリング可能プラットフォーム及びリアクションマスに結合されたアクチュエータを含むことができる。アクチュエータの作動が、ステアリング可能プラットフォーム及びリアクションマスを移動させ得る。リアクションマスが、ステアリング可能プラットフォームの移動によって誘起される荷重を補償し得る。
【００１１】
図１は、本開示の一例に従ったリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置１００の概略図を例示している。装置１００は、ここに記載されるようなリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置１００の様々なコンポーネントを支持し得るベース１１０を含むことができる。装置１００はまた、ベースに可動的に結合されたステアリング可能プラットフォーム１２０と、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きを発生させる１つ以上の主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂ（例えば、力アクチュエータ）とを含むことができる。ステアリング可能プラットフォーム１２０は、１つ以上のコネクタ１４０を含み得るものであるコネクタアセンブリによって、ベース１１０に枢動可能に結合され得る。装置１００はまた、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きによって生成される荷重（例えば、トルク及び／又は力）の相殺を提供するようにベース１１０に可動的に結合されたリアクションマス１５０を含むことができる。リアクションマス１５０は、１つ以上のコネクタ１４２を含み得るものであるコネクタアセンブリによって、ベース１１０に枢動可能に結合され得る。コネクタ１４０、１４２は、例えばフレキシブルコネクタ（例えば、ピボットフレクシャ）、ベアリングコネクタ（例えば、ボールベアリング）、ブッシングコネクタなど、枢動又は回転運動を提供するのに好適な任意のタイプのコネクタを含み得る。故に、ここで参照されるコネクタは、技術的に知られた如何なる好適タイプの枢動又は回転コネクタをも含み得る。
【００１２】
１つ以上の主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂは、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きを生じさせるように伸長／後退することができるものであるボイスコイル又は同様の力アクチュエータを有することができる。例えば、図１の例示は、コネクタ１４０の両側の主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂを示している。一方の主アクチュエータ１３０ａが伸長する（すなわち“押す”）とともに、他方の主アクチュエータ１３０ｂが後退する（すなわち“引く”）ことで、例えば図２に示すｙ軸の周りなどでのステアリング可能プラットフォームの回転を発生させることができる。例えばｘ軸などの他の軸の周りでの回転を支援するために、同様の構成の主アクチュエータ及びコネクタ（図示せず）を含めることができる。故に、主アクチュエータ及びコネクタは、２次元又は２自由度でステアリング可能プラットフォーム１２０を傾けることを提供するように構成されることができる。認識されるべきことには、如何なる好適数の主アクチュエータが使用されてもよいが、典型的には、リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置は、２つの直交する軸の周りでのステアリング可能プラットフォームの回転運動又は角度運動を支援するように３つ又は４つの主アクチュエータを含むことになる。例えば、図３Ａに例示するように、３つの主アクチュエータ２３０ａ−ｃが、（主アクチュエータは任意の角度構成で配置され得るが）例えば１２０度などの好適な角度だけ互いに角度的に離間されて使用され得る。他の一例では、図３Ｂに例示するように、例えば回転自由度当たり２つの主アクチュエータなどとして、４つの主アクチュエータ３３０ａ−ｄが使用され得る。図３Ａ及び３Ｂに示すアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置の概略上面図では、さもなければ不明瞭となるコンポーネントを図示するよう、明瞭さのためにステアリング可能プラットフォームが省略されている。
【００１３】
コネクタ１４０は、１以上の自由度での動きの自由をなおも可能にしながらステアリング可能プラットフォーム１２０を制御することができるようにして、ステアリング可能プラットフォーム１２０の位置を制約することができる。コネクタ１４０は、或る程度の機械的剛性と組み合わせて、或る一定程度の機械的柔軟性を持つことができる。例えば２つの直交する軸の周りでの回転自由度など、１以上の自由度でのステアリング可能プラットフォームの動きを支援するために、任意の好適数のコネクタ１４０を任意の好適構成で使用し得る。例えば、個々のコネクタ２４０が、例えば２つの軸の周りでの回転などの２自由度での動き（図３Ａ及び３Ｂ）を提供するように構成され得る。他の一例では、１つ以上のコネクタを使用して、単一回転自由度での動きを支援することができる。この場合、個々のコネクタ（例えば、クロスブレードフレクシャピボット、ピボットフレックスベアリング、又はボールベアリング）は、例えば或る軸の周りでの回転などの１自由度のみでの動きを提供するように構成され得る。更なる一例では、３つのコネクタが、（コネクタは任意の角度構成で配置され得るが）例えば１２０度などの好適な角度だけ互いに角度的に離間されて使用され得る。この場合、更に後述するように、個々のコネクタが、２自由度（例えば、２つの回転）又は３自由度（例えば、２つの回転及び１つの並進）での動きを提供するように構成され得る。
【００１４】
故に、コネクタ１４０及びアクチュエータ１３０ａ、１３０ｂを使用することで、ｘ−ｚ平面内及び／又はｙ−ｚ平面内でのステアリング可能プラットフォーム１２０の傾斜角度を調節することができる。ｘ−ｚ平面内及びｙ−ｚ平面内で傾けることは、それぞれ、ｙ軸周りの回転及びｘ軸周りの回転として参照され得る。ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きによって誘起される荷重を補償するためにリアクションマス１５０がステアリング可能プラットフォーム１２０とは反対に動くことができるよう、リアクションマス１５０は、同様の自由度で動きを提供するように、ステアリング可能プラットフォーム１２０と同様の手法で、ベース１１０に可動的に（すなわち、好適なコネクタ１４２によって）結合されることができる。
【００１５】
図１に示す例において、主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂは、主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂの作動が、ステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０の双方を動かすように、ステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０に結合されることができる。斯くして、リアクションマス１５０は、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きによって誘起される荷重を補償することができる。このような構成は、主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂによるステアリング可能プラットフォーム１２０の作動に直接応答してリアクションマス１５０が受動的に動くことから、“受動的（パッシブ）”リアクションマス荷重相殺構成として参照される。“能動的（アクティブ）”リアクションマス荷重相殺構成は図７−１０に示されており、そこでは、主アクチュエータがステアリング可能プラットフォームを動かし、補助アクチュエータが、ステアリング可能プラットフォームとは反対に、リアクションマスを動かす。能動的リアクションマス構成については、更に詳細に後述する。
【００１６】
受動的リアクションマス構成の動作において、主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂの作動は、ステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０の、互いに対する枢動運動をもたらす。故に、アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂは、ステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０を押して／引いて、ステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０双方の同時運動を発生させ、それ故に、ステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０を互いに対して押させ／引かせ、それにより、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きによって誘起される荷重を打ち消す又は相殺する。
【００１７】
装置１００は、ベース１１０及び／又はステアリング可能プラットフォーム１２０に取り付けられてベース１１０に対するステアリング可能プラットフォーム１２０の位置（例えば、角度位置）を監視するために使用され得る１つ以上の位置センサ１６０ａ、１６０ｂを含むことができる。主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂは、ステアリング可能プラットフォーム１２０（例えば、ステアリング可能プラットフォーム１２０とベース１１０との間の位置センサ１６０ａ、１６０ｂ）及び／又はリアクションマス１５０（例えば、リアクションマスとベースとの間の位置センサ）からの位置フィードバックを使用するサーボ又は制御ループ１７０によって制御されることができる。サーボループを使用して、各自由度でのステアリング可能プラットフォーム１２０の動きのための主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂの作動を制御することができる。一態様において、主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂの作動のための制御又はサーボループは、ステアリング可能プラットフォーム１２０及び／又はリアクションマス１５０を測定又は感知する光学センサ（例えば、クワッドセル、フォトポットなど）（図示せず）からの外部フィードバックを使用することができる。
【００１８】
例えば２つの直交する軸の周りでの回転自由度など、１以上の自由度でのステアリング可能プラットフォーム１２０の位置を決定することには、如何なる好適数の位置センサ１６０ａ、１６０ｂが如何なる好適構成で使用されてもよい。例えば、図３Ａに例示するように、３つの位置センサ２６０ａ−ｃが、（位置センサは任意の角度構成で配置され得るが）例えば１２０度などの好適な角度だけ互いに角度的に離間されて使用され得る。他の一例では、図３Ｂに例示するように、例えば回転自由度当たり２つの位置センサなどとして、４つの位置センサ３６０ａ−ｄが使用され得る。ここに開示される位置センサは、例えば干渉式位置センサ、誘導式位置センサなど、如何なる好適タイプの位置センサともし得る。一態様において、位置センサは、１以上の次元におけるステアリング可能プラットフォームの位置を決定するように構成されることができる。大きいダイナミックレンジを持つ位置センサが望ましい。何故なら、そのようなセンサは、大きい距離範囲にわたって正確な位置情報を提供することができるからである。
【００１９】
理論的には、受動リアクションマスは、ステアリング可能プラットフォームの動きによって生成される荷重の全てを打ち消す又は相殺することができるが、実際には、常にそうであるわけではなく、このことは、より高い速さ又は周波数で明らかになり得る。故に、ステアリング可能プラットフォームの動きによって生成される荷重の幾らかの部分が相殺されないことがあり、故に、ステアリング可能プラットフォーム装置から当該装置の支持構造へと“持ち出し（エクスポート）”される“残留”荷重が残されることがある。例えば、ステアリング可能プラットフォーム装置は、衛星の支持構造に取り付けられるものであるＦＳＭの一部を形成することがある。ＦＳＭからの残留荷重が衛星の支持構造に持ち出され、それが、例えば構造的な振動モードを励起して望ましくない構造的振動を発生させることなどによって、衛星の他のコンポーネント及びシステムと干渉してしまい得る。
【００２０】
このような残留荷重を補償するため、装置１００は更に、リアクションマス１５０及びベース１１０に結合された１つ以上のトリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂを含むことができ、これらが、残り得る残留荷重又は持ち出し荷重を低減又は排除するようにリアクションマス１５０を動かすことができる。装置１００は、トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサを含むことができる。一態様において、そのセンサは、１つ以上の荷重センサ１６２ａ、１６２ｂ（例えば力センサ及び／又はトルクセンサなど）を有し得る。荷重センサ１６２ａ、１６２ｂは、ベース１１０と、それにベース１１０が結合される装置１００の支持構造（１１２での固定結合によって指し示す）との間に結合され得る。荷重センサは、一般に、力及び／又はトルクを測定することができるセンサとして参照され、力及び／又はトルクは、如何なる好適手法で測定又は感知されてもよい。例えば、荷重センサは、力又はトルクを導出するために使用され得る１つ以上の量を測定又は感知することができる。特定の一例において、荷重センサは、トルクを導出するために力を測定し得る。
【００２１】
例えば２つの直交する軸の周りでの回転自由度など、１以上の自由度での荷重を決定することには、如何なる好適数の荷重センサ１６２ａ、１６２ｂが如何なる好適構成で使用されてもよい。例えば、図３Ａに例示するように、３つの荷重センサ２６２ａ−ｃが、（荷重センサは任意の角度構成で配置され得るが）例えば１２０度などの好適な角度だけ互いに角度的に離間されて使用され得る。他の一例では、図３Ｂに例示するように、例えば回転自由度当たり２つの荷重センサなどとして、４つの荷重センサ３６２ａ−ｄが使用され得る。
【００２２】
装置１００はまた、例えば２つの直交する軸の周りでの回転自由度における動きなど、１以上の自由度におけるリアクションマス１５０の動きを発生させるために、如何なる好適数のトリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂを含んでいてもよい。例えば、３つのトリムアクチュエータが、（トリムアクチュエータは任意の角度位置又は構成で配置され得るが）例えば１２０度などの好適な角度だけ互いに角度的に離間されて使用され得る。他の一例では、例えば回転自由度当たり２つのトリムアクチュエータなどとして、４つのトリムアクチュエータが使用され得る。
【００２３】
ここに開示されるアクチュエータは、例えばボイスコイルアクチュエータ、ローレンツ力アクチュエータ、電流モードアクチュエータ、電歪アクチュエータ、圧電アクチュエータ、空気圧アクチュエータ、油圧アクチュエータ、電気機械バネジャッキアクチュエータなどの、如何なる好適タイプのアクチュエータともし得る。一例において、斥力を提供するバネと引力を提供するソレノイドとを用いて製造された可動支持部材を使用することができる。
【００２４】
トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂは、ベースマウント（例えばベース１１０と装置１００を支持する支持構造との間であり、１１２で指し示す）の位置の荷重センサ１６２ａ、１６２ｂからの力及び／又はトルクフィードバックを使用するサーボ又は制御ループ１７２によって制御されることができる。故に、動作において、リアクションマス１５０は、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きによって誘起される荷重の第１の部分を補償するように、トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂによる作動とは独立したものである主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂの作動によって動くことができる。主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂは、ステアリング可能プラットフォーム１２０及び／又はリアクションマス１５０の位置フィードバックを利用することができる制御ループ１７０にて動作する。リアクションマス１５０が、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きによって誘起される荷重の第２の部分を補償するように動くよう、トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂの作動を、荷重センサ１６２ａ、１６２ｂによって制御することができる。故に、トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂは、存在している残留荷重又は持ち出し荷重を直接測定して残留荷重を相殺する又は打ち消すために、ベース１１０（ベースと、ベースによって支持される全ての物とを含む）の力及び／又はトルクフィードバックを利用することができる制御ループ１７２にて動作する。故に、装置１００は、受動的手段による完全なる荷重の相殺には頼らない。その代わりに、装置１００は、受動的リアクションマス荷重相殺の利益を得るとともに、荷重センサ１６２ａ、１６２ｂによって測定される残荷重又は残存荷重を“クリーンアップ”するようにトリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂがリアクションマス１５０に作用することを利用する。
【００２５】
二軸装置では、主アクチュエータの動作を制御するために２つの制御ループを使用することができる。例えば、各軸に１つの制御ループが、ベース１１０に対するステアリング可能プラットフォーム１２０及び／又はリアクションマス１５０の位置フィードバックを使用する。さらに、二軸装置は、トリムアクチュエータの動作を制御するために２つの制御ループを含むことができる。例えば、各軸に１つの制御ループが、支持構造とのベースマウント位置１１２での荷重フィードバックを使用する。一態様において、トリムアクチュエータの作動のための制御又はサーボループは、振動に敏感な望ましい境界面又は位置に配置された１つ以上の加速度計からの情報を使用することができる。
【００２６】
典型的な受動的リアクションマス構成を頼りにして全ての持ち出し荷重を相殺するのではなく、本開示の装置１００は、当該装置１００のための支持構造とのベースマウント位置１１２での残留荷重の測定（この荷重を制御ループ１７２におけるフィードバックとして使用する）に基づいて残留荷重を直接的に打ち消すように作用する追加のトリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂを有する。全て物が平衡している場合、持ち出し荷重は生成されないので、トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂは何も行わない（すなわち、電力を使用しない）。トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂは、余分な持ち出し荷重を“トリミング”するために必要とされるときにのみ動作し、そのような荷重は、受動的リアクションマス構成において小さく（即ち、動作時に低電力である）、より高い速さ又は周波数でのステアリング可能プラットフォーム１２０の動作においてのみ使用されることになり得る。持ち出し荷重を直接的に感知する荷重センサ１６２ａ、１６２ｂからのフィードバックを使用することは、ステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０の双方を駆動する主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂの作動によって既に大いに低減されたものである残留持ち出し荷重を直接的に打ち消す又は排除するように、リアクションマス１５０がトリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂによって独立に制御されることを可能にする。ステアリング可能プラットフォーム１２０用の主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂは、受動的リアクションマス構成にてステアリング可能プラットフォーム１２０とリアクションマス１５０との間にあり、トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂは、残留荷重が存在するときにのみリアクションマス１５０を駆動することに専用であるので、名目上、主アクチュエータが、リアクションマス１５０を動かすことにおける全ての作業を行う。トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂは、単純に、必要に応じて、リアクションマス１５０がその進行ストッパ（図示せず）に当たるのを防ぐ能力を提供し得る。さらに、ステアリング可能プラットフォーム１２０の動きによって誘起される荷重は、名目上、主アクチュエータ１３０ａ、１３０ｂによって駆動されるリアクションマス１５０の動きによって打ち消されるので、トリムアクチュエータ１３２ａ、１３２ｂは、残る残留持ち出し荷重を打ち消すのに非常に少ない電力のみを必要とする。装置１００は、装置１００が受動的アプローチの電力効率を有するが能動的アプローチの制御を有するという点で、荷重キャンセルに対する受動的アプローチと能動的アプローチとの間のハイブリッドである。例えば、共用のアクチュエータ１３０ａ、１３０ｂを使用してステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０の双方を駆動することで機械的作業の９５％超を行うことは、専用のアクチュエータを用いてステアリング可能プラットフォーム１２０及びリアクションマス１５０の各々を別々に駆動することと比較して、入力電力をほぼ５０％低減する。
【００２７】
一部の実施形態において、ステアリング可能なミラー（例えば、ＦＳＭ）を提供するために、ステアリング可能プラットフォーム１２０に光学アセンブリ（図示せず）が取り付けられる。例として、ステアリング可能ミラーは、例えばカセグレン式望遠鏡と広く呼ばれる望遠鏡に見られるような環帯（アニュラス）の形状をしたものなどの、反射面を有することができる。リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置１００は、例えば航空機又は宇宙船の望遠鏡、レーザシステム、レーザレーダシステム、及びこれらに類するものなどの、他の用途にも同様に使用されることができる。この技術は、視線の走査及び安定化又はその他の精密ポインティング用途のためにミラーを支持するプラットフォームとして特に有効であることが見出されている。従って、一態様において、ステアリング可能プラットフォーム１２０及び／又はベース１１０は、光学アセンブリのための固定的な支持体を提供するように構成されることができる。
【００２８】
図４は、本開示の他の一例に従ったリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置４００の概略図を例示している。装置４００は、例えば、ベース４１０と支持構造（４１２の位置）との間の荷重センサ４６２ａ、４６２ｂからのフィードバックによってリアクションマス４５０を制御するためのトリムアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂとともに受動的リアクションマス構成を使用することなどの、数多くの点で、装置１００と同様である。このケースでは、ベース４１０へのステアリング可能プラットフォーム４２０のコネクタ４４０ａ、４４０ｂ、及びベース４１０へのリアクションマス４５０のコネクタ４４２ａ、４４２ｂが、１以上の回転自由度に加えて並進自由度における相対運動を支援するように構成されている。また、主アクチュエータ４３０ａ、４３０ｂ及びトリムアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂは、１以上の回転自由度に加えて並進自由度におけるステアリング可能プラットフォーム４２０及びリアクションマス４５０の動きを提供するために“ピストン運動”する（例えば、直線ストロークを提供する）ように構成されることができ、故に、三軸装置を提供する。従って、装置４００の位置センサ４６０ａ、４６０ｂは、３自由度（２の回転及び１の並進）での位置を感知して、主アクチュエータ４３０ａ、４３０ｂのための位置フィードバックを提供するように構成されることができる。アクチュエータのピストン動作は、装置４００から持ち出され得る残留する力及びトルクをもたらすステアリング可能プラットフォーム４２０の動きを発生させ得る（例えば、仮想的なピボット点の周りでの枢動を与える）。従って、装置４００の荷重センサ４６２ａ、４６２ｂは、３自由度（２の回転及び１の並進）での荷重を感知して、トリムアクチュエータ４３２ａ、４３２ｂのための荷重フィードバックを提供するように構成されて、３自由度での残留荷重を打ち消す又は相殺することを支援することができる。
【００２９】
一例において、コネクタは、Ｃフレクシャ、Ｕフレクシャ、Ｊフレクシャ、又はこれらに類するものを有することができる。この例におけるコネクタは、ｚ方向における柔軟性を提供するよう、文字“Ｃ”、“Ｕ”、又は“Ｊ”の形状で形成され得る。このようなコネクタは、ステアリング可能プラットフォーム４２０又はリアクションマス４５０の位置に対する制約として作用することができながら、なおもｚ方向において柔軟であることができ、支持構造がｚ方向に並進することを可能にすることができる。コネクタはまた、例えばｘ軸及び／又はｙ軸の周りなど、１つ以上の回転軸の周りで枢動又は回転可能であることができる。コネクタは、例えばリンケージ機構又はリニアベアリングなど、並進自由度における動きを提供する如何なる好適な装置又は機構をも含み得る。
【００３０】
他の例と同様に、三軸装置５００は、アクチュエータ５３０ａ−ｃ（トリムアクチュエータは視界から見えていない）、位置センサ５６０ａ−ｃ、荷重センサ５６２ａ−ｃ、及びコネクタ５４０ａ−ｃを有することができ、これらは、例えば図５に例示するように互いに対して１２０度の位置に配置された各タイプ３つのコンポーネントを有するなど、任意の好適な数で含められることができる。
【００３１】
図６は、本開示の他の一例に従ったリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置６００の概略図を例示している。装置６００は、例えば、センサからのフィードバックによって制御されるものであるリアクションマス６５０用のトリムアクチュエータ６３２ａ、６３２ｂとともに受動的リアクションマス構成を使用することなどの、数多くの点で、装置１００及び４００と同様である。このケースでは、ベースと支持構造との間の荷重センサを使用することの代わりに、ベース６１０及び／又はリアクションマス６５０に付随する１つ以上の位置センサ６６４ａ、６６４ｂを使用して、トリムアクチュエータ６３２ａ、６３２ｂを制御するための、リアクションマス６５０の位置についてのフィードバックを提供することができる。例えば、位置センサ６６４ａ、６６４ｂは、ベース６１０とリアクションマス６５０との間に結合されることができる。故に、ステアリング可能プラットフォーム６２０の位置は、ベース６１０及び／又はステアリング可能プラットフォーム６２０に付随する１つ以上の位置センサ６６０ａ、６６０ｂによって決定されることができ、また、リアクションマス６５０の位置は、ベース６１０及び／又はリアクションマス６５０に付随する位置センサ６６４ａ、６６４ｂによって決定されることができる。
【００３２】
動作において、主アクチュエータ６３０ａ、６３０ｂの作動は、ステアリング可能プラットフォーム６２０及びリアクションマス６５０の双方を動かす。主アクチュエータ６３０ａ、６３０ｂは、ステアリング可能プラットフォーム６２０（例えば、ステアリング可能プラットフォーム６２０とベース６１０との間の位置センサ６６０ａ、６６０ｂ）からの位置フィードバックを使用するサーボ又は制御ループ６７０によって制御されることができる。理論的には、ステアリング可能プラットフォーム６２０及びリアクションマス６５０は、等量であるが反対向きのトルクによって反対方向に動くことになる。しかしながら、実際には、リアクションマス６５０のトルクは、ステアリング可能プラットフォーム６２０のトルクと等量且つ反対向きではない。トルクの差は、動きの誤差を生じさせ得るものであり、該誤差が、ステアリング可能プラットフォーム位置センサ６６０ａ、６６０ｂ及びリアクションマス位置センサ６６４ａ、６６４ｂを用いて測定され得る。故に、リアクションマス位置センサ６６４ａ、６６４ｂは、トリムアクチュエータ６３２ａ、６３２ｂの作動のための制御ループ６７２を介してフィードバックを提供して、リアクションマス６５０のトルクをステアリング可能プラットフォーム６２０のトルクと等量で反対向きにさせ、それにより、主アクチュエータ６３０ａ、６３０ｂによって引き起こされるリアクションマス６５０の受動的な動きによって打ち消されなかった、ステアリング可能プラットフォーム６２０の動きによって誘起される荷重の残留部分を、補償することができる。一態様において、位置フィードバックを使用してトリムアクチュエータ６３２ａ、６３２ｂの動作を制御することは、リアクションマス６５０がそのヌル位置から外れて徐々にドリフトすることを防止又は最小化することができ、且つ／或いはリアクションマス６５０が進行ストッパに当たるのを防止することができる。
【００３３】
リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置６００は、二軸装置（例えば、２つの直交する軸の周りの回転）の一例である。
【００３４】
図７は、本開示の他の一例に従ったリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置７００の概略図を例示している。装置７００は、例えば、位置センサ７６４ａ、７６４ｂからのフィードバックによって制御されるものであるリアクションマス７５０用のトリムアクチュエータ７３２ａ、７３２ｂとともに受動的リアクションマス構成を使用することなどの、数多くの点で、装置６００と同様である。このケースでは、ベース７１０へのステアリング可能プラットフォーム７２０のコネクタ７４０ａ、７４０ｂ、及びベース７１０へのリアクションマス７５０のコネクタ７４２ａ、７４２ｂ（例えば、Ｃフレクシャ、Ｕフレクシャ、Ｊフレクシャなど）が、１以上の回転自由度に加えて並進自由度（例えば、ｚ方向）における相対運動を支援するように構成されている。また、主アクチュエータ７３０ａ、７３０ｂ及びトリムアクチュエータ７３２ａ、７３２ｂは、１以上の回転自由度に加えて並進自由度におけるステアリング可能プラットフォーム７２０及びリアクションマス７５０の動きを提供するために“ピストン運動”する（例えば、直線ストロークを提供する）ように構成されることができ、故に、三軸装置を提供する。
【００３５】
故に、ここに記載される受動的リアクションマス構成を使用する装置は、トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサ（例えば、荷重センサ及び／又は位置センサ）を有することができ、このトリムアクチュエータの作動が、リアクションマスの受動的な動きによって補償されないステアリング可能プラットフォームの運動によって誘起される残留荷重又は持ち出し荷重を補償するように、リアクションマスを動かす。
【００３６】
図８は、本開示の他の一例に従ったリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置８００の概略図を例示している。装置８００は、ここに記載されるようなリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置８００の様々なコンポーネントを支持し得るベース８１０を含むことができる。装置８００はまた、ベース８１０に可動的に結合されたステアリング可能プラットフォーム８２０と、ステアリング可能プラットフォーム８２０の動きを発生させる１つ以上の主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂとを含むことができる。ステアリング可能プラットフォーム８２０は、１つ以上のコネクタ８４０（例えば、ピボットフレクシャ）を含み得るものであるコネクタアセンブリによって、ベース８１０に枢動可能に結合され得る。装置８００はまた、ベース８１０に可動的に結合されたリアクションマス８５０と、リアクションマス８５０の動きを生じさせる１つ以上の補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂとを含むことができる。ここに開示される他の例と同様に、リアクションマス８５０は、ステアリング可能プラットフォーム８２０の動きによって生成される荷重（例えば、トルク及び／又は力）の相殺を提供することができる。リアクションマス８５０は、１つ以上のコネクタ８４２（例えば、ピボットフレクシャ）を含み得るものであるコネクタアセンブリによって、ベース８１０に枢動可能に結合され得る。
【００３７】
図８に示す例において、主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂは、主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂの作動がステアリング可能プラットフォーム８２０を例えば軸（例えば、ｙ軸）（図９）の周りなどで動かすように、ベース８１０及びステアリング可能プラットフォーム８２０に結合されることができる。補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂは、補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂの作動がリアクションマス８５０を例えば軸（例えば、ｙ軸）（図９）の周りなどで動かすように、ベース８１０及びリアクションマス８５０に結合されることができる。装置８００は、ベース８１０及び／又はステアリング可能プラットフォーム８２０に取り付けられてベース８１０に対するステアリング可能プラットフォーム８２０の位置（例えば、角度位置）を監視するために使用され得る１つ以上の位置センサ８６０ａ、８６０ｂを含むことができる。また、ベース８１０に対するリアクションマス８５０の位置（例えば、角度位置）を監視するために、ベース８１０及び／又はリアクションマス８５０にも１つ以上の位置センサ８６６ａ、８６６ｂを取り付けることができる。主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂは、ステアリング可能プラットフォーム８２０（例えば、ステアリング可能プラットフォーム８２０とベース８１０との間の位置センサ８６０ａ、８６０ｂ）からの位置フィードバックを使用するサーボ又は制御ループ８７０によって制御されることができる。補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂは、リアクションマス８５０（例えば、リアクションマス８５０とベース８１０との間の位置センサ８６６ａ、８６６ｂ）からの位置フィードバックを使用するサーボ又は制御ループ８７４によって制御されることができる。
【００３８】
動作において、主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂによって引き起こされるステアリング可能プラットフォーム８２０の動きは、ステアリング可能プラットフォーム位置センサ８６０ａ、８６０ｂを用いて測定されることができる。故に、リアクションマス位置センサ８６６ａ、８６６ｂは、補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂの作動のためのフィードバックを提供して、リアクションマス８５０及びステアリング可能プラットフォーム８２０を等しいトルクで反対方向に動かすことができ、それにより、ステアリング可能プラットフォーム８２０の動きによって誘起される荷重を補償することができる。斯くして、リアクションマス８５０は、ステアリング可能プラットフォーム８２０の動きによって誘起される荷重を補償することができる。このような構成は、補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂが能動的に、主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂによって動かされるものであるステアリング可能プラットフォーム８２０とは反対にリアクションマス８５０を動かすことから、“能動的（アクティブ）”リアクションマス荷重相殺構成として参照される。故に、能動的なリアクションマス８５０に付随する補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂ及び位置センサ８６６ａ、８６６ｂの使用を通じて、リアクションマス８５０の動きが、ステアリング可能プラットフォーム８２０の動きによって発生する反対の力及びトルクにアクティブに反作用することができる。
【００３９】
各自由度でのステアリング可能プラットフォーム８２０の動きのための主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂの作動を制御するために、サーボループを使用することができる。同様に、各自由度でのリアクションマス８５０の動きのための補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂの作動を制御するために、サーボループを使用することができる。一態様において、主及び／又は補助アクチュエータの作動のための制御又はサーボループは、ステアリング可能プラットフォーム８２０及び／又はリアクションマス８５０を測定又は感知する光学センサ（例えば、クワッドセル、フォトポットなど）からの外部フィードバックを使用し得る。
【００４０】
能動的なリアクションマスは、ステアリング可能プラットフォームの動きによって生成される荷重の大部分を打ち消す又は相殺することができるが、しばしば、ステアリング可能プラットフォームの動きによって生成される荷重の幾らかの部分が、不完全性、公差、及び／又は位相のずれた動きに起因して相殺されずに、ステアリング可能プラットフォーム装置から当該装置のための支持構造に持ち出され得る残留荷重が残ることがある。故に、装置８００は、リアクションマス８５０及びベース８１０に結合された１つ以上のトリムアクチュエータ８３２ａ、８３２ｂを含むことができ、それらが、ステアリング可能プラットフォーム８２０の動きによって誘起される荷重のうち残り得る残留荷重又は持ち出し荷重を低減又は排除するように、リアクションマス８５０を動かすことができる。装置８００は、トリムアクチュエータ８３２ａ、８３２ｂの作動を制御するためにサーボ又は制御ループ８７２を介してフィードバックを提供するように構成された荷重センサ８６２ａ、８６２ｂ（例えば力センサ及び／又はトルクセンサなど）を含むことができる。荷重センサ８６２ａ、８６２ｂは、ベース８１０と、それにベース８１０が結合される装置８００のための支持構造（８１２の位置）との間に結合されることができる。
【００４１】
装置８００は、ここに説明されるような主アクチュエータ８３０ａ、８３０ｂ及びトリムアクチュエータ８３２ａ、８３２ｂを、如何なる好適数だけ含んでいてもよい。同様に、装置８００は、例えば２つの直交する軸の周りでの回転自由度における動きなど、１以上の自由度における動き発生させるために、如何なる好適数の補助アクチュエータ８３４ａ、８３４ｂを含んでいてもよい。例えば、３つの補助アクチュエータが、（補助アクチュエータは任意の角度構成で配置され得るが）例えば１２０度などの好適な角度だけ互いに角度的に離間されて使用され得る。他の一例では、例えば回転自由度当たり２つの補助アクチュエータなどとして、４つの補助アクチュエータが使用され得る。
【００４２】
リアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置８００は、二軸装置（例えば、２つの直交する軸の周りの回転）の一例である。
【００４３】
図１０は、本開示の他の一例に従ったリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置９００の概略図を例示している。装置９００は、例えば、ベース９１０と支持構造（９１２の位置）との間の荷重センサ９６２ａ、９６２ｂからのフィードバックによってリアクションマス９５０を制御するためのトリムアクチュエータ９３２ａ、９３２ｂとともに能動的リアクションマス構成を使用することなどの、数多くの点で、装置８００と同様である。このケースでは、ベース９１０へのステアリング可能プラットフォーム９２０のコネクタ９４０ａ、９４０ｂ、及びベース９１０へのリアクションマス９５０のコネクタ９４２ａ、９４２ｂ（例えば、Ｃフレクシャ、Ｕフレクシャ、Ｊフレクシャなど）が、１以上の回転自由度に加えて並進自由度（例えば、ｚ方向）における相対運動を支援するように構成されている。また、主アクチュエータ９３０ａ、９３０ｂ、補助アクチュエータ９３４ａ、９３４ｂ、及びトリムアクチュエータ９３２ａ、９３２ｂは、１以上の回転自由度に加えて並進自由度におけるステアリング可能プラットフォーム９２０及びリアクションマス９５０の動きを提供するためにピストン（例えば、直線ストローク）運動ように構成されることができ、故に、三軸装置を提供する。
【００４４】
故に、ここに記載される受動的又は能動的リアクションマス構成を使用する装置は、トリムアクチュエータの作動のためのフィードバックを提供するように構成されたセンサ（例えば、荷重センサ）を有することができ、このトリムアクチュエータの作動が、リアクションマスの受動的又は能動的な動きによって補償されないステアリング可能プラットフォームの運動によって誘起される残留荷重又は持ち出し荷重を補償するように、リアクションマスを動かす。
【００４５】
図１１は、本開示の他の一例に従ったリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置１０００の概略図を例示している。装置１０００は、ここに記載されるようなリアクション補償式ステアリング可能プラットフォーム装置１０００の様々なコンポーネントを支持し得るベース１０１０を含むことができる。装置１０００はまた、ベース１０１０に可動的に結合されたステアリング可能プラットフォーム１０２０を含むことができる。ステアリング可能プラットフォーム１０２０は、１つ以上のコネクタ１０４０ａ、１０４０ｂ（例えば、ピボットフレクシャ）を含み得るものであるコネクタアセンブリによって、ベース１０１０に枢動可能に結合され得る。装置１０００はまた、ステアリング可能プラットフォーム１０２０の動きによって生成される荷重（例えば、トルク及び／又は力）の相殺を提供するためにベース１０１０に可動的に結合されたリアクションマス１０５０を含むことができる。リアクションマス１０５０は、１つ以上のコネクタ１０４２ａ、１０４２ｂ（例えば、ピボットフレクシャ）を含み得るものであるコネクタアセンブリによって、ベース１０１０に枢動可能に結合され得る。１つ以上のアクチュエータ１０３０ａ、１０３０ｂ（例えば、力アクチュエータ）が、ステアリング可能プラットフォーム１０２０及びリアクションマス１０５０に結合され得る。装置１０００は、受動的リアクションマス構成を使用する。故に、動作において、アクチュエータ１０３０ａ、１０３０ｂの作動は、ステアリング可能プラットフォーム１０２０及びリアクションマス１０５０の双方を動かすことになり、リアクションマス１０５０が、ステアリング可能プラットフォーム１０２０の動きによって誘起される荷重を補償する。ステアリング可能プラットフォーム１０２０の位置は、ベース１０１０及び／又はステアリング可能プラットフォーム１０２０に付随する１つ以上の位置センサ１０６０ａ、１０６０ｂによって決定されることができる。
【００４６】
ベース１０１０へのステアリング可能プラットフォーム１０２０のコネクタ１０４０ａ、１０４０ｂ、及びベース１０１０へのリアクションマス１０５０のコネクタ１０４２ａ、１０４２ｂ（例えば、Ｃフレクシャ、Ｕフレクシャ、Ｊフレクシャなど）は、１以上の回転自由度に加えて並進自由度（例えば、ｚ方向）における相対運動を支援するように構成されている。また、アクチュエータ１０３０ａ、１０３０ｂは、１以上の回転自由度に加えて並進自由度におけるステアリング可能プラットフォーム１０２０及びリアクションマス１０５０の動きを提供するためにピストン（例えば、直線ストローク）運動するように構成されることができ、故に、三軸装置を提供する。
【００４７】
装置１０００は、例えば２つの直交する軸の周りでの回転自由度及び並進自由度における動きなど、１以上の自由度におけるステアリング可能プラットフォーム１０２０及びリアクションマス１０５０の動き発生させるために、如何なる好適数のアクチュエータ１０３０ａ、１０３０ｂを含んでいてもよい。例えば、３つのアクチュエータが、（アクチュエータは任意の角度構成で配置され得るが）例えば１２０度などの好適な角度だけ互いに角度的に離間されて使用され得る。他の一例では、例えば回転自由度当たり２つのアクチュエータなどとして、４つのアクチュエータが使用され得る。アクチュエータ１０３０ａ、１０３０ｂは、ピストン運動する及び／又は伸縮／後退するように同時に作動することができる。
【００４８】
理解されるべきことには、開示された本発明の実施形態は、ここに開示された特定の構造、処理工程、又は材料に限定されず、当業者によって認識されるその均等範囲に拡張される。やはり理解されるべきことには、ここで使用されている用語は、単に特定の実施形態を説明する目的で使用されており、限定の意図はない。
【００４９】
本明細書の全体を通じての“１つの実施形態”又は“一実施形態”の参照は、その実施形態に関連して記載される特定の機構、構造、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。故に、本明細書の全体の様々な箇所で“１つの実施形態において”又は“一実施形態において”という言い回しが現れることは、必ずしも全てが同じ実施形態に言及しているわけではない。
【００５０】
ここで使用されるとき、複数の品目、構造要素、組成要素、及び／又は材料が、便宜上、共通のリストにて提示され得る。しかしながら、それらのリストは、そのリストの各メンバーが別個の独特のメンバーとして個々に特定されているかのように解釈されるべきである。故に、そのようなリストの何れの個々メンバーも、反することの示唆がない限り、単に共通のグループにて提示されていることに基づいて、同じリスト内のその他のメンバーの事実上の等価物として解釈されるべきでない。さらに、ここでは、本発明の様々な実施形態及び例が、その様々な構成要素に関する代替とともに言及されることがある。理解されるように、それらの実施形態、例、及び代替は、互いに事実上の等価物と見なされるべきでなく、本発明の別個の自立した表現と見なされるべきである。
【００５１】
また、記載された機構、構造、又は特性は、１つ以上の実施形態において好適に組み合わされ得る。説明においては、本発明の実施形態の十分な理解を提供するため、例えば長さ、幅、形状の例など、数多くの具体的詳細事項が提供されている。しかしながら、当業者が認識するように、本発明は、これらの具体的詳細事項のうちの１つ以上を用いずに実施されてもよいし、あるいは、他の方法、構成要素、材料などを用いて実施されてもよい。また、周知の構造、材料、又は処理については、本発明の態様を不明瞭にすることがないよう、詳細に示したり説明したりしていない。
【００５２】
以上の例は、１つ以上の特定の用途において本発明の原理を例示したものであり、当業者には明らかなように、発明能力の発揮なしで、本発明の原理及び概念を逸脱することなく、実装の形態、用法、及び細部における数多くの変更が為され得る。従って、以下に記載される請求項によるものを除いて、本発明を限定する意図はない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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