專利名稱：并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種并聯(lián)式六維輸出二十八 輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器。
背景技術(shù)：
多自由度冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器特別是六自由度并聯(lián)模擬器主要應(yīng)用于大型模擬 設(shè)備的制造，如海浪模擬系統(tǒng)、地震模擬器、以及核電站等。并聯(lián)式冗余輸入驅(qū)動(dòng)技術(shù)是一 種用多個(gè)驅(qū)動(dòng)源分擔(dān)一個(gè)總驅(qū)動(dòng)力的技術(shù)，通過輸入驅(qū)動(dòng)器的并聯(lián)，可以通過純機(jī)械電氣 系統(tǒng)產(chǎn)生較大的驅(qū)動(dòng)力，而不需要采用龐大的液壓系統(tǒng)，避免了成本高、易污染的風(fēng)險(xiǎn)。在并聯(lián)機(jī)構(gòu)領(lǐng)域，冗余輸入是指機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)輸入的數(shù)目大于其結(jié)構(gòu)自由度數(shù)目。并 聯(lián)機(jī)器人具有剛度高、精度高、慣性小、動(dòng)態(tài)特性好等特點(diǎn)，但是在幾何特性方面也具有很 大欠缺，如工作空間小、靈活性差以及工作空間內(nèi)存在奇異位形等，加入冗余度可以改善它 的幾何特性。由于冗余度機(jī)器人在工作空間、靈活性、避障能力及動(dòng)力特性等方面具有優(yōu) 點(diǎn)，因而受到了越來越多的重視。與一般并聯(lián)機(jī)構(gòu)相比，并聯(lián)式冗余輸入機(jī)構(gòu)具有更高的剛 度、更大的承載力、更大的加速度和更優(yōu)的性能等許多鮮明的特征，并且可以優(yōu)化輸入力、 降低機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)內(nèi)力，從而提高其力傳遞能力，改善動(dòng)力學(xué)性能等?，F(xiàn)有的并聯(lián)輸入冗余驅(qū)動(dòng)模擬器冗余度較小，能達(dá)到的功率較小，主要采用絲杠 傳動(dòng)，采用雙連桿協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。目前普遍使用的是由六個(gè)輸入獲得六個(gè)輸出自由度。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?03122951. 4，名稱為一種冗余輸入 并聯(lián)模擬器。該模擬器的接口模塊包括導(dǎo)軌、滑臺(tái)、連桿、電機(jī)，通過接口模塊與面板的連 接，實(shí)現(xiàn)模擬器的運(yùn)行。但是該技術(shù)的冗余輸入模擬器能夠冗余的電機(jī)數(shù)目較少，故可達(dá)最 大功率較小，每個(gè)電機(jī)要求功率很大，成本很高；而且不能差動(dòng)輸出，協(xié)調(diào)性不好，可操作噸 位相對(duì)低，不能適應(yīng)海浪模擬系統(tǒng)、地震模擬器、以及核電站等重型機(jī)械設(shè)備的使用需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng) 模擬器。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，利用并聯(lián)輸入可獲得較大的功率，每個(gè)接口能冗余 4 6個(gè)電機(jī)，使每個(gè)電機(jī)的功率需求降低，能差動(dòng)輸出，故可達(dá)功率大，冗余接口多，由于 采用模塊化設(shè)計(jì)，故可擴(kuò)展性強(qiáng)。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明包括工作平臺(tái)、三個(gè)面板、四個(gè)四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩個(gè)六輸入 單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中三個(gè)面板兩兩相互垂直，第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 一端固定在第一面板上，第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第 二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第三面板上，第二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的另一端固定在工作平臺(tái)上，第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第三面板上， 第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第三面板上，第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái) 上，第三四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第二面板上，第三四輸入單輸出冗余驅(qū) 動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第四四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第二面 板上，第四四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上。所述的四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一滑臺(tái)、四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、三個(gè)協(xié)調(diào)裝 置、五個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組件和兩個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第一驅(qū)動(dòng)裝置 的另一端與第一接口裝置固連，第二驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第一接口裝置固連，第三驅(qū)動(dòng)裝 置的另一端與第二接口裝置相連，第四驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第二接口裝置相連，第一協(xié)調(diào) 裝置固定在第一接口裝置上，第二協(xié)調(diào)裝置固定在第二接口裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的一 端和第二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第一協(xié)調(diào)裝置上，第三驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第四驅(qū) 動(dòng)桿組件的一端分別固定在第二協(xié)調(diào)裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第二驅(qū)動(dòng)桿組件 的另一端、第三驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第四驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第一滑臺(tái)的下 表面，第三協(xié)調(diào)裝置固定在第一滑臺(tái)的上表面上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第三協(xié)調(diào) 裝置上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端與工作平臺(tái)固連。所述的四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一滑臺(tái)、四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、三個(gè)協(xié)調(diào)裝 置、三個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組件和兩個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第一驅(qū)動(dòng)裝置 的另一端與第一接口裝置固連，第二驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第一接口裝置固連，第三驅(qū)動(dòng)裝 置的另一端與第二接口裝置相連，第四驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第二接口裝置相連，第一協(xié)調(diào) 裝置固定在第一接口裝置上，第二協(xié)調(diào)裝置固定在第二接口裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的一 端固定在第一協(xié)調(diào)裝置上，第二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第二協(xié)調(diào)裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組 件的另一端和第二驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第一滑臺(tái)的下表面，第三協(xié)調(diào)裝置固定 在第一滑臺(tái)的上表面上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第三協(xié)調(diào)裝置上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件 的另一端與工作平臺(tái)固連。所述的六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二滑臺(tái)、六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、四個(gè)協(xié)調(diào)裝 置、七個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組件和三個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第五驅(qū)動(dòng)裝置 的另一端與第三接口裝置固連，第六驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第三接口裝置固連，第七驅(qū)動(dòng)裝 置的另一端與第四接口裝置固連，第八驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第四接口裝置固連，第九驅(qū)動(dòng) 裝置的另一端與第五接口裝置固連，第十驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第五接口裝置固連，第四協(xié) 調(diào)裝置固定在第三接口裝置上，第五協(xié)調(diào)裝置固定在第四接口裝置上，第六協(xié)調(diào)裝置固定 在第五接口裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第十一驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第四協(xié) 調(diào)裝置上，第七驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第十二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第五協(xié)調(diào)裝置 上，第八驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第十二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第六協(xié)調(diào)裝置上，第六 驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第七驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第八驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第十驅(qū)動(dòng)桿組 件的另一端、第十一驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第十二驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第二滑 臺(tái)的下表面，第七協(xié)調(diào)裝置固定在第二滑臺(tái)的上表面，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第七 協(xié)調(diào)裝置上，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端與工作平臺(tái)固連。所述的六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二滑臺(tái)、六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、四個(gè)協(xié)調(diào)裝 置、四個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組件和三個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第五驅(qū)動(dòng)裝置 的另一端與第三接口裝置固連，第六驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第三接口裝置固連，第七驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第四接口裝置固連，第八驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第四接口裝置固連，第九驅(qū)動(dòng) 裝置的另一端與第五接口裝置固連，第十驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第五接口裝置固連，第四協(xié) 調(diào)裝置固定在第三接口裝置上，第五協(xié)調(diào)裝置固定在第四接口裝置上，第六協(xié)調(diào)裝置固定 在第五接口裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第四協(xié)調(diào)裝置上，第七驅(qū)動(dòng)桿組件的一 端固定在第五協(xié)調(diào)裝置上，第八驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第六協(xié)調(diào)裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組 件的另一端、第七驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第八驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第二滑臺(tái)的 下表面，第七協(xié)調(diào)裝置固定在第二滑臺(tái)的上表面，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第七協(xié)調(diào) 裝置上，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端與工作平臺(tái)固連。所述的驅(qū)動(dòng)桿組件包括一個(gè)連桿和兩個(gè)球絞，其中連桿的一端與第一球絞相 連，連桿的另一端與第二球絞相連。所述的協(xié)調(diào)裝置是滑輪，或者是齒輪，或者是凸輪。所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、電機(jī)軸和減速器，其中電機(jī)的一端固定在面板上， 電機(jī)的另一端與電機(jī)軸的一端相連，電機(jī)軸的另一端與減速器相連，減速器與接口裝置相 連。所述的電機(jī)是伺服電機(jī)，或者是步進(jìn)電機(jī)。所述的接口裝置包括導(dǎo)軌、第三滑臺(tái)和兩個(gè)絲杠，其中絲杠的一端與驅(qū)動(dòng)裝置 固連，絲杠的另一端與導(dǎo)軌固連，絲杠穿過第三滑臺(tái)，協(xié)調(diào)裝置固定在第三滑臺(tái)的上表面 上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、采用雙絲杠驅(qū)動(dòng)，可以降低單個(gè)絲杠的平均應(yīng)力，延長(zhǎng)使用壽命。由于機(jī)械傳動(dòng) 系統(tǒng)如絲杠的壽命與軸向力的三次方成反比，因此配重的加入可提高壽命5 8倍。而雙 絲杠驅(qū)動(dòng)分擔(dān)驅(qū)動(dòng)力使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)受力減小了一半，即可提高壽命8倍。這樣，本發(fā)明并 聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器可將機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命提高40倍以上， 能夠充分滿足設(shè)備實(shí)際使用的壽命要求。2、通過協(xié)調(diào)裝置協(xié)調(diào)傳動(dòng)，使兩根絲杠保持同步，提高了裝置的協(xié)調(diào)能力。3、由于采用了多冗余度并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式，不需要單個(gè)電機(jī)的功率太大，因此單個(gè)電 機(jī)成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備制造容易，降低成本。4、由于并聯(lián)輸入，且存在冗余度，因此可通過控制驅(qū)動(dòng)裝置，使其分時(shí)段輸入，從 而控制了各個(gè)自由度的輸出，形成了差動(dòng)輸入、輸出，因此控制靈活，可以觀測(cè)單個(gè)自由度 的運(yùn)動(dòng)、位置情況。本發(fā)明可以很好的適應(yīng)海浪模擬系統(tǒng)、地震模擬器、以及核電站等重型機(jī)械設(shè)備 的使用需求。


圖1是實(shí)施例的裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；其中A-第一面板、B-第二面板、C-第三面板、1-工作平臺(tái)、2-第一四輸入單輸出 冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、3-第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、4-第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、 5-第二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、6-第三四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、7-第四四輸入單 輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。
圖2是實(shí)施例中第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中8_第一驅(qū)動(dòng)裝置、9-第二驅(qū)動(dòng)裝置、10-第三驅(qū)動(dòng)裝置、11-第四驅(qū)動(dòng)裝置、 12-第三絲杠、13-第四絲杠、14-第二導(dǎo)軌、15-第四滑臺(tái)、16-第二協(xié)調(diào)裝置、17-第七球 絞、18-第五球絞、19-第三連桿、20-第四連桿、21-第八球絞、22-第六球絞、23-第一滑臺(tái)、 24-第三協(xié)調(diào)裝置、25-第九球絞、26-第五連桿、27-第十球絞、28-第四球絞、29-第二球 絞、30-第一連桿、31-第二連桿、32-第三球絞、33-第一球絞、34-第一導(dǎo)軌、35-第一協(xié)調(diào) 裝置、36-第三滑臺(tái)、37-第一絲杠、38-第二絲杠。圖3是實(shí)施例中第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中39_第五驅(qū)動(dòng)裝置、40-第六驅(qū)動(dòng)裝置、41-第七驅(qū)動(dòng)裝置、42-第八驅(qū)動(dòng) 裝置、43-第九驅(qū)動(dòng)裝置、44-第十驅(qū)動(dòng)裝置、45-第九絲杠、46-第十絲杠、47-第七絲杠、 48-第八絲杠、49-第七滑臺(tái)、50-第六協(xié)調(diào)裝置、51-第十五球絞、52-第八連桿、53-第六 滑臺(tái)、54-第五協(xié)調(diào)裝置、55-第十六球絞、56-第十三球絞、57-第七連桿、58-第十四球絞、 59-第十八球絞、60-第九連桿、61-第十七球絞、62-第七協(xié)調(diào)裝置、63-第二滑臺(tái)、64-第 十二球絞、65-第三導(dǎo)軌、66-第六連桿、67-第十一球絞、68-第四協(xié)調(diào)裝置、69-第五滑臺(tái)、 70-第五絲杠、71-第六絲杠、72-第四導(dǎo)軌、73-第五導(dǎo)軌。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的裝置進(jìn)一步描述本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提 下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述 的實(shí)施例。實(shí)施例如圖1所示，本實(shí)施例包括第一面板A、第二面板B、第三面板C、工作平臺(tái)1、第 一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、第二四輸入單輸出冗 余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、第二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5、第三四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6和第 四四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7，其中第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的一端、第一六 輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3的一端和第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的一端分別固定在 第三面板C上，第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2的另一端、第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)3的另一端和第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4的另一端分別固定在工作平臺(tái)1的下表 面上，第二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的一端固定在第一面板A上，第二六輸入單輸出冗 余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的另一端固定在工作平臺(tái)1的一個(gè)側(cè)表面上，第三四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)6的一端和第四四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的一端分別固定在第二面板B上，第三四 輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6的另一端和第四四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的另一端分別固 定在工作平臺(tái)1的另一個(gè)側(cè)表面上。所述的四個(gè)四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。所述的兩個(gè)六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。如圖2所示，所述的第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括第一滑臺(tái)23、第一驅(qū) 動(dòng)裝置8、第二驅(qū)動(dòng)裝置9、第三驅(qū)動(dòng)裝置10、第四驅(qū)動(dòng)裝置11、第一協(xié)調(diào)裝置35、第二協(xié)調(diào) 裝置16、第三協(xié)調(diào)裝置24、五個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組件和兩個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在 第三面板C上，第一驅(qū)動(dòng)裝置8的另一端與第一接口裝置固連，第二驅(qū)動(dòng)裝置9的另一端與
7第一接口裝置固連，第三驅(qū)動(dòng)裝置10的另一端與第二接口裝置相連，第四驅(qū)動(dòng)裝置11的另 一端與第二接口裝置相連，第一協(xié)調(diào)裝置35固定在第一接口裝置上，第二協(xié)調(diào)裝置16固定 在第二接口裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第一協(xié)調(diào) 裝置35上，第三驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第四驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第二協(xié)調(diào)裝置16 上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第二驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第三驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第四 驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第一滑臺(tái)23的下表面，第三協(xié)調(diào)裝置24固定在第一滑臺(tái) 23的上表面上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第三協(xié)調(diào)裝置24上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的另一 端與工作平臺(tái)1的下表面固連。所述的四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置相同，都包括電機(jī)、電機(jī)軸和減速器，其中電機(jī)的一端固 定在第三面板C上，電機(jī)的另一端與電機(jī)軸的一端相連，電機(jī)軸的另一端與減速器相連，減 速器與接口裝置相連。該電機(jī)是伺服電機(jī)，改用步進(jìn)電機(jī)也同樣適用于所述的四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。所述的第一接口裝置包括第一導(dǎo)軌34、第三滑臺(tái)36、第一絲杠37和第二絲杠 38，其中第一絲杠37的一端與第一驅(qū)動(dòng)裝置8固連，第一絲杠37的另一端與第一導(dǎo)軌34 固連，第二絲杠38的一端與第二驅(qū)動(dòng)裝置9固連，第二絲杠38的另一端與第一導(dǎo)軌34固 連，第一絲杠37和第二絲杠38都穿過第三滑臺(tái)36，第一協(xié)調(diào)裝置35固定在第三滑臺(tái)36的 上表面。所述的第二接口裝置包括第二導(dǎo)軌14、第四滑臺(tái)15、第三絲杠12和第四絲杠 13，其中第三絲杠12的一端與第三驅(qū)動(dòng)裝置10固連，第三絲杠12的另一端與第二導(dǎo)軌 14固連，第四絲杠13的一端與第四驅(qū)動(dòng)裝置11固連，第四絲杠13的另一端與第二導(dǎo)軌14 固連，第三絲杠12和第四絲杠13都穿過第四滑臺(tái)15，第二協(xié)調(diào)裝置16固定在第四滑臺(tái)15 的上表面。所述的第一驅(qū)動(dòng)桿組件包括第一連桿30、第一球絞33和第二球絞29，其中第 一連桿30的一端與第一球絞33相連，第一連桿30的另一端與第二球絞29相連，第一球絞 33固定在第一協(xié)調(diào)裝置35上，第二球絞29固定在第一滑臺(tái)23的下表面。所述的第二驅(qū)動(dòng)桿組件包括第二連桿31、第三球絞32和第四球絞28，其中第 二連桿31的一端與第三球絞32相連，第二連桿31的另一端與第四球絞28相連，第三球絞 32固定在第一協(xié)調(diào)裝置35上，第四球絞28固定在第一滑臺(tái)23的下表面。所述的第三驅(qū)動(dòng)桿組件包括第三連桿19、第五球絞18和第六球絞22，其中第 三連桿19的一端與第五球絞18相連，第三連桿19的另一端與第六球絞22相連，第五球絞 18固定在第二協(xié)調(diào)裝置16上，第六球絞22固定在第一滑臺(tái)23的下表面。所述的第四驅(qū)動(dòng)桿組件包括第四連桿20、第七球絞17和第八球絞21，其中第 四連桿20的一端與第七球絞17相連，第四連桿20的另一端與第八球絞21相連，第七球絞 17固定在第二協(xié)調(diào)裝置16上，第八球絞21固定在第一滑臺(tái)23的下表面。所述的第五驅(qū)動(dòng)桿組件包括第五連桿26、第九球絞25和第十球絞27，其中第 五連桿26的一端與第九球絞25相連，第五連桿26的另一端與第十球絞27相連，第九球絞 25固定在第三協(xié)調(diào)裝置24上，第十球絞27與工作平臺(tái)1固連。如圖3所示，所述的第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3包括第二滑臺(tái)63、第五驅(qū) 動(dòng)裝置39、第六驅(qū)動(dòng)裝置40、第七驅(qū)動(dòng)裝置41、第八驅(qū)動(dòng)裝置42、第九驅(qū)動(dòng)裝置43、第十驅(qū)動(dòng)裝置44、第四協(xié)調(diào)裝置68、第五協(xié)調(diào)裝置54、第六協(xié)調(diào)裝置50、第七協(xié)調(diào)裝置62、四個(gè)驅(qū) 動(dòng)桿組件和三個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在第三面板C上，第五驅(qū)動(dòng)裝置39的 另一端與第三接口裝置固連，第六驅(qū)動(dòng)裝置40的另一端與第三接口裝置固連，第七驅(qū)動(dòng)裝 置41的另一端與第四接口裝置固連，第八驅(qū)動(dòng)裝置42的另一端與第四接口裝置固連，第九 驅(qū)動(dòng)裝置43的另一端與第五接口裝置固連，第十驅(qū)動(dòng)裝置44的另一端與第五接口裝置固 連，第四協(xié)調(diào)裝置68固定在第三接口裝置上，第五協(xié)調(diào)裝置54固定在第四接口裝置上，第 六協(xié)調(diào)裝置50固定在第五接口裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第四協(xié)調(diào)裝置68上， 第七驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第五協(xié)調(diào)裝置54上，第八驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第六協(xié) 調(diào)裝置50上，第六驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第七驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第八驅(qū)動(dòng)桿組件的另 一端分別固定在第二滑臺(tái)63的下表面，第七協(xié)調(diào)裝置62固定在第二滑臺(tái)63的上表面，第 九驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第七協(xié)調(diào)裝置62上，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端與工作平臺(tái)1固 連。所述的六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置相同，都包括電機(jī)、電機(jī)軸和減速器，其中電機(jī)的一端固 定在第三面板C上，電機(jī)的另一端與電機(jī)軸的一端相連，電機(jī)軸的另一端與減速器相連，減 速器與接口裝置相連。該電機(jī)是伺服電機(jī)，改用步進(jìn)電機(jī)也同樣適用于所述的六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置。所述的第三接口裝置包括第三導(dǎo)軌65、第五滑臺(tái)69、第五絲杠70和第六絲杠 71，其中第五絲杠70的一端與第五驅(qū)動(dòng)裝置39固連，第五絲杠70的另一端與第三導(dǎo)軌 65固連，第六絲杠71的一端與第六驅(qū)動(dòng)裝置40固連，第六絲杠71的另一端與第三導(dǎo)軌65 固連，第五絲杠70和第六絲杠71都穿過第五滑臺(tái)69，第四協(xié)調(diào)裝置68固定在第五滑臺(tái)69 的上表面。所述的第四接口裝置包括第四導(dǎo)軌72、第六滑臺(tái)53、第七絲杠47和第八絲杠 48，其中第七絲杠47的一端與第七驅(qū)動(dòng)裝置41固連，第七絲杠47的另一端與第四導(dǎo)軌 72固連，第八絲杠48的一端與第八驅(qū)動(dòng)裝置42固連，第八絲杠48的另一端與第四導(dǎo)軌72 固連，第七絲杠47和第八絲杠48都穿過第六滑臺(tái)53，第五協(xié)調(diào)裝置54固定在第六滑臺(tái)53 的上表面。所述的第五接口裝置包括第五導(dǎo)軌73、第七滑臺(tái)49、第九絲杠45和第十絲杠 46，其中第九絲杠45的一端與第九驅(qū)動(dòng)裝置43固連，第九絲杠45的另一端與第五導(dǎo)軌 73固連，第十絲杠46的一端與第十驅(qū)動(dòng)裝置44固連，第十絲杠46的另一端與第五導(dǎo)軌73 固連，第九絲杠45和第十絲杠46都穿過第七滑臺(tái)49，第六協(xié)調(diào)裝置50固定在第七滑臺(tái)49 的上表面。所述的第六驅(qū)動(dòng)桿組件包括第六連桿66、第十一球絞67和第十二球絞64，其中 第六連桿66的一端與第十一球絞67相連，第六連桿66的另一端與第十二球絞64相連，第 十一球絞67固定在第四協(xié)調(diào)裝置68上，第十二球絞64固定在第五滑臺(tái)36的下表面。所述的第七驅(qū)動(dòng)桿組件包括第七連桿57、第十三球絞56和第十四球絞58，其中 第七連桿57的一端與第十三球絞56相連，第七連桿57的另一端與第十四球絞58相連，第 十三球絞56固定在第五協(xié)調(diào)裝置54上，第十四球絞58固定在第六滑臺(tái)53的下表面。所述的第八驅(qū)動(dòng)桿組件包括第八連桿52、第十五球絞51和第十六球絞55，其中 第八連桿52的一端與第十五球絞51相連，第八連桿52的另一端與第十六球絞55相連，第十五球絞51固定在第六協(xié)調(diào)裝置50上，第十六球絞55固定在第七滑臺(tái)49的下表面。所述的第九驅(qū)動(dòng)桿組件包括第九連桿60、第十七球絞61和第十八球絞59，其中 第九連桿60的一端與第十七球絞61相連，第九連桿60的另一端與第十八球絞59相連，第 十七球絞61固定在第七協(xié)調(diào)裝置62上，第十八球絞59固定在工作平臺(tái)1上。所述的協(xié)調(diào)裝置是滑輪，改用齒輪或者是凸輪也同樣適用于所述的四個(gè)四輸入單 輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和所述的兩個(gè)六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。本實(shí)施例中絲杠的參數(shù)都為長(zhǎng)度為800mm，直徑為60mm ；第一連桿30、第二連桿 31、第三連桿19、第四連桿20、第六連桿66、第七連桿57和第八連桿52的參數(shù)都是長(zhǎng)度 為1000mm，直徑為IlOmm ；第五連桿26和第九連桿45的參數(shù)都是長(zhǎng)度為1200mm，直徑為 150mmo本實(shí)施例的工作過程工作平臺(tái)1可實(shí)現(xiàn)六個(gè)維度的運(yùn)動(dòng)，通過第一四輸入單輸 出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)3和第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)4 的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)上下兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，通過第二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的協(xié)調(diào)控 制實(shí)現(xiàn)左右兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，通過第三四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)6和第四四輸入單輸 出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)7的協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)前后兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。本實(shí)施例由于采用了多冗余度并聯(lián)驅(qū)動(dòng)方式，不需要單個(gè)電機(jī)的功率太大，因此 單個(gè)電機(jī)成本較低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)備制造容易，降低成本；采用雙絲杠驅(qū)動(dòng)，提高了裝置的使 用壽命；可通過控制驅(qū)動(dòng)裝置，使其分時(shí)段輸入，從而控制了各個(gè)自由度的輸出，形成了差 動(dòng)輸入、輸出，因此控制靈活。
權(quán)利要求
一種并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，包括工作平臺(tái)、面板、其特征在于，還包括四個(gè)四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩個(gè)六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的面板為三個(gè)，其中三個(gè)面板兩兩相互垂直，第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第一面板上，第一六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第三面板上，第二六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第三面板上，第一四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第三面板上，第二四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第三四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第二面板上，第三四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，第四四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在第二面板上，第四四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，其特征 是，所述的四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一滑臺(tái)、四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、三個(gè)協(xié)調(diào)裝置、五個(gè) 驅(qū)動(dòng)桿組件和兩個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第一驅(qū)動(dòng)裝置的另一端 與第一接口裝置固連，第二驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第一接口裝置固連，第三驅(qū)動(dòng)裝置的另一 端與第二接口裝置相連，第四驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第二接口裝置相連，第一協(xié)調(diào)裝置固定 在第一接口裝置上，第二協(xié)調(diào)裝置固定在第二接口裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第二 驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第一協(xié)調(diào)裝置上，第三驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第四驅(qū)動(dòng)桿組件 的一端分別固定在第二協(xié)調(diào)裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第二驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、 第三驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第四驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第一滑臺(tái)的下表面，第三 協(xié)調(diào)裝置固定在第一滑臺(tái)的上表面上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第三協(xié)調(diào)裝置上，第 五驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端與工作平臺(tái)固連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，其特征 是，所述的四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一滑臺(tái)、四個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、三個(gè)協(xié)調(diào)裝置、三個(gè) 驅(qū)動(dòng)桿組件和兩個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第一驅(qū)動(dòng)裝置的另一端 與第一接口裝置固連，第二驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第一接口裝置固連，第三驅(qū)動(dòng)裝置的另一 端與第二接口裝置相連，第四驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第二接口裝置相連，第一協(xié)調(diào)裝置固定 在第一接口裝置上，第二協(xié)調(diào)裝置固定在第二接口裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在 第一協(xié)調(diào)裝置上，第二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第二協(xié)調(diào)裝置上，第一驅(qū)動(dòng)桿組件的另一 端和第二驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第一滑臺(tái)的下表面，第三協(xié)調(diào)裝置固定在第一滑 臺(tái)的上表面上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第三協(xié)調(diào)裝置上，第五驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端 與工作平臺(tái)固連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，其特征 是，所述的六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二滑臺(tái)、六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、四個(gè)協(xié)調(diào)裝置、七 個(gè)驅(qū)動(dòng)桿組件和三個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第五驅(qū)動(dòng)裝置的另一 端與第三接口裝置固連，第六驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第三接口裝置固連，第七驅(qū)動(dòng)裝置的另 一端與第四接口裝置固連，第八驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第四接口裝置固連，第九驅(qū)動(dòng)裝置的 另一端與第五接口裝置固連，第十驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第五接口裝置固連，第四協(xié)調(diào)裝置 固定在第三接口裝置上，第五協(xié)調(diào)裝置固定在第四接口裝置上，第六協(xié)調(diào)裝置固定在第五接口裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第十一驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第四協(xié)調(diào)裝置 上，第七驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第十二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第五協(xié)調(diào)裝置上，第八 驅(qū)動(dòng)桿組件的一端和第十二驅(qū)動(dòng)桿組件的一端分別固定在第六協(xié)調(diào)裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組 件的另一端、第七驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第八驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端、第十驅(qū)動(dòng)桿組件的另一 端、第十一驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第十二驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第二滑臺(tái)的下表 面，第七協(xié)調(diào)裝置固定在第二滑臺(tái)的上表面，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第七協(xié)調(diào)裝置 上，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端與工作平臺(tái)固連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，其特征 是，所述的六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二滑臺(tái)、六個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置、四個(gè)協(xié)調(diào)裝置、四個(gè) 驅(qū)動(dòng)桿組件和三個(gè)接口裝置，其中驅(qū)動(dòng)裝置的一端固定在面板上，第五驅(qū)動(dòng)裝置的另一端 與第三接口裝置固連，第六驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第三接口裝置固連，第七驅(qū)動(dòng)裝置的另一 端與第四接口裝置固連，第八驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第四接口裝置固連，第九驅(qū)動(dòng)裝置的另 一端與第五接口裝置固連，第十驅(qū)動(dòng)裝置的另一端與第五接口裝置固連，第四協(xié)調(diào)裝置固 定在第三接口裝置上，第五協(xié)調(diào)裝置固定在第四接口裝置上，第六協(xié)調(diào)裝置固定在第五接 口裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第四協(xié)調(diào)裝置上，第七驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在 第五協(xié)調(diào)裝置上，第八驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第六協(xié)調(diào)裝置上，第六驅(qū)動(dòng)桿組件的另一 端、第七驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端和第八驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端分別固定在第二滑臺(tái)的下表面， 第七協(xié)調(diào)裝置固定在第二滑臺(tái)的上表面，第九驅(qū)動(dòng)桿組件的一端固定在第七協(xié)調(diào)裝置上， 第九驅(qū)動(dòng)桿組件的另一端與工作平臺(tái)固連。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬 器，其特征是，所述的驅(qū)動(dòng)桿組件包括一個(gè)連桿和兩個(gè)球絞，其中連桿的一端與第一球 絞相連，連桿的另一端與第二球絞相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬 器，其特征是，所述的協(xié)調(diào)裝置是滑輪，或者是齒輪，或者是凸輪。
8.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬 器，其特征是，所述的接口裝置包括導(dǎo)軌、第三滑臺(tái)和兩個(gè)絲杠，其中絲杠的一端與驅(qū)動(dòng) 裝置固連，絲杠的另一端與導(dǎo)軌固連，絲杠穿過第三滑臺(tái)，協(xié)調(diào)裝置固定在第三滑臺(tái)的上表 面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4或5所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬 器，其特征是，所述的驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、電機(jī)軸和減速器，其中電機(jī)的一端固定在面板 上，電機(jī)的另一端與電機(jī)軸的一端相連，電機(jī)軸的另一端與減速器相連，減速器與接口裝置 相連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，其特征 是，所述的電機(jī)是伺服電機(jī)，或者是步進(jìn)電機(jī)。
全文摘要
一種機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域的并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，包括工作平臺(tái)、三個(gè)面板、四個(gè)四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和兩個(gè)六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其中三個(gè)面板兩兩相互垂直，四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在面板上，四輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上，六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一端固定在面板上，六輸入單輸出冗余驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一端固定在工作平臺(tái)上。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制容易，利用并聯(lián)輸入可獲得較大的功率，每個(gè)接口能冗余4～6個(gè)電機(jī)，使每個(gè)電機(jī)的功率需求降低，能差動(dòng)輸出，故可達(dá)功率大，冗余接口多，由于采用模塊化設(shè)計(jì)，故可擴(kuò)展性強(qiáng)。
文檔編號(hào)G09B19/00GK101916520SQ201010223540
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月12日
發(fā)明者岳義, 張青, 趙現(xiàn)朝, 郭為忠, 馬春翔, 高峰, 黃旭 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)