本實用新型涉及一種多自由度運(yùn)動平臺，具體涉及一種三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機(jī)構(gòu)的研究可追溯到20世紀(jì)40年代，其是由多個并行鏈構(gòu)成的閉環(huán)運(yùn)動系統(tǒng)，即由多個運(yùn)動鏈的一端同時與一個具有多個自由度的終端操作器相連而構(gòu)成。近幾十年來，隨著對其研究的不斷深入，并聯(lián)機(jī)構(gòu)越來越廣泛的應(yīng)用于飛行模擬、車輛道路模擬、并聯(lián)機(jī)床、空間對接技術(shù)等領(lǐng)域，其中最著名的就是Stewart六自由度運(yùn)動平臺。但是，在很多情況下，模擬并不需要六自由度運(yùn)動，比如模擬艦船在海上搖擺運(yùn)動時，往往只需要三到四個自由度便可以滿足要求，此時采用六自由度運(yùn)動平臺便存在一定的浪費(fèi)。

傳統(tǒng)的并聯(lián)機(jī)器人中一般實現(xiàn)轉(zhuǎn)動，常用轉(zhuǎn)動鉸鏈，胡可鉸鏈，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，但實現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動數(shù)最多為2，在空間機(jī)構(gòu)中運(yùn)用球鉸鏈可以實現(xiàn)3個方位的轉(zhuǎn)動，而這種機(jī)構(gòu)在并聯(lián)機(jī)構(gòu)中被使用的很少。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置，實現(xiàn)三自由度調(diào)節(jié)，裝置動力學(xué)性能良好，結(jié)構(gòu)簡單。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：包括靜平臺系統(tǒng)、動平臺系統(tǒng)和三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的一端與靜平臺系統(tǒng)滑動連接，另一端與動平臺系統(tǒng)連接，三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于不同的平面；運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、滑塊和首尾依次相接的第一連桿、第二連桿、第三連桿，第一連桿與靜平臺系統(tǒng)間通過一球鉸總成球鉸連接，所述球鉸總成通過滑塊滑動的設(shè)于靜平臺系統(tǒng)上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與滑塊動力連接以使滑塊在靜平臺系統(tǒng)上滑動，第三連桿與動平臺系統(tǒng)間通過另一球鉸總成球鉸連接。

優(yōu)選的，所述裝置還包括靜力平衡系統(tǒng)，靜力平衡系統(tǒng)的一端與靜平臺系統(tǒng)連接，另一端與動平臺系統(tǒng)連接，靜力平衡系統(tǒng)設(shè)于三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間。

優(yōu)選的，所述靜平臺系統(tǒng)包括底板和導(dǎo)軌，導(dǎo)軌設(shè)于底板上，導(dǎo)軌呈三角形，三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的三個滑塊分別滑動的設(shè)于三角形導(dǎo)軌的三個邊上。

優(yōu)選的，所述導(dǎo)軌的橫截面呈梯形，滑塊的底部呈內(nèi)凹的梯形以與梯形導(dǎo)軌匹配。

優(yōu)選的，所述動平臺系統(tǒng)呈圓臺狀，球鉸總成與動平臺系統(tǒng)的底部連接，動平臺系統(tǒng)底部的球鉸總成構(gòu)成正三角形。

優(yōu)選的，所述球鉸總成包括球鉸座、球碗一和球碗二，球碗一呈內(nèi)部空心的半球形，球碗一坐設(shè)于球鉸座上，球碗二與球碗一等球心設(shè)置且二者拼接形成球形包覆腔，球碗二的頂部具有便于第一連桿或第三連桿伸入所述包覆腔的開口。

優(yōu)選的，所述球碗一和球碗二螺接，第一連桿與球鉸總成連接的一端、第三連桿與球鉸總成連接的一端均具有一球體，所述球體設(shè)于所述包覆腔內(nèi)，第一連桿或第三連桿均穿過所述開口。

優(yōu)選的，所述第一連桿與第二連桿之間、第二連桿與第三連桿之間通過一滑動銷連接使三者之間能夠相對彎折。

采用上述技術(shù)方案后，本實用新型具有以下積極效果：

(1)本實用新型中的三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置采用結(jié)構(gòu)相同的三個并聯(lián)的運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)來實現(xiàn)橫搖、縱搖、升降兩個轉(zhuǎn)動自由度和一個直線升降自由度的運(yùn)動，從而使動平臺系統(tǒng)獲得不同的空間位置和姿態(tài)；其依據(jù)機(jī)構(gòu)學(xué)原理，舍棄了傳統(tǒng)的“轉(zhuǎn)動副加連桿等效球鉸鏈”的方案，直接采用球鉸總成簡化了結(jié)構(gòu)，制造工藝簡單、成本低；

(2)其中的靜力平衡系統(tǒng)設(shè)于三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中心，同時連接靜平臺系統(tǒng)和動平臺系統(tǒng)的中心，用于平衡動平臺系統(tǒng)和負(fù)載部分的載力，該靜力平衡系統(tǒng)在并聯(lián)機(jī)器人工作過程中隨著動平臺系統(tǒng)進(jìn)行隨動運(yùn)動，并未參與搖擺臺的運(yùn)動控制，進(jìn)一步提高了負(fù)載能力，降低了功率消耗。

附圖說明

圖1為本實用新型的三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型的三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置翻轉(zhuǎn)一定角度狀態(tài)圖；

圖3為本實用新型中的滑塊結(jié)構(gòu)圖；

圖4為本實用新型中的球鉸總成結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實用新型中的第一連桿、第二連桿和第三連桿結(jié)構(gòu)圖。

其中：1、靜平臺系統(tǒng)，11、底板，12、導(dǎo)軌，2、動平臺系統(tǒng)，3、運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，31、滑塊，32、第一連桿，33、第二連桿，34、第三連桿，35、球鉸總成，351、球鉸座，352、球碗一，353、球碗二，4、靜力平衡系統(tǒng)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

在本實用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)作廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

如圖1-5所示，為本實用新型的三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置，包括靜平臺系統(tǒng)1、動平臺系統(tǒng)2、三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3和靜力平衡系統(tǒng)4，動平臺系統(tǒng)2位于靜平臺系統(tǒng)1的上方，運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3位于靜平臺系統(tǒng)1和動平臺系統(tǒng)2之間，運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3的一端與靜平臺系統(tǒng)1滑動連接，另一端與動平臺系統(tǒng)2連接，三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3處于不同的平面。靜力平衡系統(tǒng)4的一端與靜平臺系統(tǒng)1連接，另一端與動平臺系統(tǒng)2連接，靜力平衡系統(tǒng)4設(shè)于三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3的中心。

運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、滑塊31和首尾依次相接的第一連桿32、第二連桿33、第三連桿34，第一連桿32與靜平臺系統(tǒng)1間通過一球鉸總成35球鉸連接，所述球鉸總成35通過滑塊31滑動的設(shè)于靜平臺系統(tǒng)1上，驅(qū)動機(jī)構(gòu)與滑塊31動力連接以使滑塊31在靜平臺系統(tǒng)1上滑動，第三連桿34與動平臺系統(tǒng)2間通過另一球鉸總成35球鉸連接。第一連桿32與第二連桿33之間、第二連桿33與第三連桿34之間通過一滑動銷連接使三者之間能夠相對彎折。

球鉸總成35包括球鉸座351、球碗一352和球碗二353，球鉸座351設(shè)于滑塊31或動平臺系統(tǒng)2上，球碗一352呈內(nèi)部空心的半球形，球碗一352坐設(shè)于球鉸座351上，球碗二353與球碗一352等球心設(shè)置且二者通過螺紋拼接形成球形包覆腔，球碗二353的頂部具有便于第一連桿32或第三連桿34伸入所述包覆腔的開口。第一連桿32與球鉸總成35連接的一端、第三連桿34與球鉸總成35連接的一端均具有一球體，所述球體容置于所述包覆腔內(nèi)，第一連桿32或第三連桿34均穿過所述開口。

靜平臺系統(tǒng)1包括三角形的底板11和導(dǎo)軌12，導(dǎo)軌12呈等邊三角形分布于底板11上，導(dǎo)軌12的橫截面呈梯形。三個運(yùn)動調(diào)節(jié)系統(tǒng)3中的三個滑塊31分別滑動的設(shè)于三角形導(dǎo)軌12的三個邊上?；瑝K31的底部呈內(nèi)凹的梯形以與梯形導(dǎo)軌12匹配。

動平臺系統(tǒng)2呈圓臺狀，球鉸總成35與動平臺系統(tǒng)2的底部連接，動平臺系統(tǒng)2底部的球鉸總成35構(gòu)成等邊三角形。

本實用新型的三自由度并聯(lián)機(jī)器人裝置工作情況如下：將待模擬物放置于動平臺系統(tǒng)2上，通過三個驅(qū)動機(jī)構(gòu)來驅(qū)動三個滑塊31沿導(dǎo)軌12移動，從而使動平臺系統(tǒng)2獲得不同的空間位置和姿態(tài)，此時靜力平衡系統(tǒng)4隨動運(yùn)動。其中驅(qū)動機(jī)構(gòu)可以為伺服電機(jī)。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本實用新型要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。