專利名稱：一種新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
物體在空間具有六個(gè)自由度，即沿X、Y、Z三個(gè)直角坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)自由度和繞這三個(gè)坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)是由六支作動(dòng)筒，上、下各六只萬(wàn)向鉸鏈和上、下兩個(gè)平臺(tái)組成，下平臺(tái)固定在基礎(chǔ)上，借助六只作動(dòng)筒的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在空間六個(gè)自由度(X、Y、Ζ、α、β、Y)的運(yùn)動(dòng)。六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)廣泛應(yīng)用在飛行模擬器、疲勞振動(dòng)臺(tái)等各種模擬器，振動(dòng)臺(tái)中，一般是由六支伺服油缸，上、下各六只萬(wàn)向球鉸和上、下兩個(gè)平臺(tái)組成，下平臺(tái)固定在地基上，借助兩兩交叉的六支作動(dòng)筒的伸縮運(yùn)動(dòng)，完成上平臺(tái)在空間六個(gè)自由度(X、Y、Ζ、Α、B、C)的運(yùn)動(dòng)，模擬出各種空間運(yùn)動(dòng)姿態(tài)；這種平臺(tái)雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛，但它并不是真正的六自由度，因受平臺(tái)結(jié)構(gòu)型式限制，它在旋轉(zhuǎn)軸上只能做一定角度的俯仰運(yùn)動(dòng)和左、右傾斜運(yùn)動(dòng)，無(wú)法在各個(gè)方向做360°旋轉(zhuǎn)，且做任意簡(jiǎn)單動(dòng)作時(shí)，都需要六支伺服油缸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，控制復(fù)雜，精度不高。因此，結(jié)合以上分析，需要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)有效創(chuàng)新。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上缺陷，本發(fā)明提供一種可完全實(shí)現(xiàn)六自由度運(yùn)動(dòng)、能夠極大地簡(jiǎn)化控制要求、同時(shí)也提高了控制精度的新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括平面1、平面I1、平面III及滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述平面I與水平地面之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸I固定連接，此平`面I以直線移動(dòng)X軸為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，位于平面I上設(shè)置有一個(gè)伺服作動(dòng)器，該作動(dòng)器一端固定在平面I上，另一端連接到滑塊I上；
所述滑塊I固定有旋轉(zhuǎn)軸II，所述旋轉(zhuǎn)軸II上固定平面II，此平面II以直線移動(dòng)Z軸為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該平面II與旋轉(zhuǎn)軸II相互垂直，所述平面II上裝有第二支伺服作動(dòng)器；
所述滑塊II上又裝有一旋轉(zhuǎn)軸III，此旋轉(zhuǎn)軸III上固定平面III，此平面III以直線移動(dòng)Y軸為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，位于平面III上又裝有第三支伺服作動(dòng)器，該作動(dòng)器兩端分別固定連接在平面II1、滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，該滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)即為要控制出的平臺(tái)。所述第二支伺服作動(dòng)器兩端分別連接該平面I1、滑塊II，所述旋轉(zhuǎn)軸III在空間上與旋轉(zhuǎn)軸II垂直。本發(fā)明所述的新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的有益效果為:
⑴可實(shí)現(xiàn)在Χ、γ、ζ三維空間獨(dú)立或聯(lián)動(dòng)作直線運(yùn)動(dòng)，也可沿任意的三維轉(zhuǎn)軸A、B、C做任意角度或連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，三根轉(zhuǎn)軸可交叉到一個(gè)空間點(diǎn)上，也可將一根或二根轉(zhuǎn)軸移開(kāi)，做有一定半徑的空間離心運(yùn)動(dòng)，可模擬出各種切向加速度和法向加速度運(yùn)動(dòng)等復(fù)雜的六自由度運(yùn)動(dòng)；⑵在A、B、C中的每個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的垂直面上加一直線移動(dòng)軸，再在該平面上積成另一組旋轉(zhuǎn)軸和直線移動(dòng)軸，再以第二平面積成第三旋轉(zhuǎn)軸和直線移動(dòng)軸，形成三軸X、Y、Z的直線運(yùn)動(dòng)和三軸A、B、C的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)疊加,形成真正的六自由度運(yùn)動(dòng)，當(dāng)需要簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)，如單軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，只需調(diào)正其它軸到位后固定，再控制該單軸旋轉(zhuǎn)即可，極大地簡(jiǎn)化了控制要求，同時(shí)也提高了控制精度。


下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例所述新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:
1、旋轉(zhuǎn)軸I ;2、平面I ;3、直線移動(dòng)X軸；4、滑塊I ;5、旋轉(zhuǎn)軸II ;6、平面II ;7、直線移動(dòng)Z軸；8、滑塊II ;9、旋轉(zhuǎn)軸III ; 10、平面III ; 11、直線移動(dòng)Y軸；12、滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)；13、水平地面。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例所述的新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括平面I 2、平面
II6、平面III10及滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)12，所述平面I 2與水平地面13之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸I I固定連接，此平面I 2以直線移動(dòng)X軸3為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，位于平面I 2上設(shè)置有一個(gè)伺服作動(dòng)器且作X軸運(yùn)動(dòng)，該作動(dòng)器一端固定在平面I 2上，另一端連接到滑塊I 4上；
所述滑塊I 4固定有旋轉(zhuǎn)軸II 5，所述旋轉(zhuǎn)軸II 5上固定平面II 6，此平面II 6以直線移動(dòng)Z軸7為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 該平面II 6與旋轉(zhuǎn)軸II 5相互垂直，所述平面II 6上裝有第二支伺服作動(dòng)器且作Z軸運(yùn)動(dòng)，該伺服作動(dòng)器兩端分別連接該平面II 6、滑塊II 8 ；
所述滑塊II 8上又裝有一旋轉(zhuǎn)軸III9，此旋轉(zhuǎn)軸III9上固定平面III10并且該旋轉(zhuǎn)軸III9在空間上與旋轉(zhuǎn)軸II 5垂直，此平面III 10以直線移動(dòng)Y軸11為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，位于平面III10上又裝有第三支伺服作動(dòng)器且作Y軸移動(dòng)，該作動(dòng)器兩端分別固定連接在平面III10、滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)12，該滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)12即為要控制出的平臺(tái)。由圖可見(jiàn)，只要X、Y、Ζ、A、B、C聯(lián)合移動(dòng)，或逐一移動(dòng)到某一姿態(tài)，滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)12即可處在我們所需的某一自由度上，假定P點(diǎn)在三條伺服油缸的推動(dòng)下，假定X、Y、Z三個(gè)軸向位移分別為x、y、z，在旋轉(zhuǎn)軸A、B、C上的旋轉(zhuǎn)角度分別是a、b、c，由投影關(guān)系和相對(duì)座標(biāo)關(guān)系，可列出P點(diǎn)的三維座標(biāo)為:
X=x.sin a+y.sin cY=x.cos a+z.sin bZ=z.cos b+y.cos c
由上述公式，也可推論出X、Y、Z在伺服油缸的一定行程內(nèi)，可充滿該三維空間并可沿任一空間軸旋轉(zhuǎn)。以上實(shí)施例是本發(fā)明較優(yōu)選具體實(shí)施方式
的一種，本領(lǐng)域技術(shù)人員在本技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括平面1、平面I1、平面III及滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于: 所述平面I與水平地面之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸I固定連接，此平面I以直線移動(dòng)X軸為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，位于平面I上設(shè)置有一個(gè)伺服作動(dòng)器，該作動(dòng)器一端固定在平面I上，另一端連接到滑塊I上； 所述滑塊I固定有旋轉(zhuǎn)軸II，所述旋轉(zhuǎn)軸II上固定平面II，此平面II以直線移動(dòng)Z軸為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，該平面II與旋轉(zhuǎn)軸II相互垂直，所述平面II上裝有第二支伺服作動(dòng)器； 所述滑塊II上又裝有一旋轉(zhuǎn)軸III，此旋轉(zhuǎn)軸III上固定平面III，此平面III以直線移動(dòng)Y軸為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，位于平面III上又裝有第三支伺服作動(dòng)器，該作動(dòng)器兩端分別固定連接在平面II1、滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，該滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)即為要控制出的平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述第二支伺服作動(dòng)器兩端分別連接該平面I1、滑塊II。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)軸III在空間上與旋轉(zhuǎn)軸II垂直。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，包括平面Ⅰ、平面Ⅱ、平面Ⅲ及滑塊運(yùn)動(dòng)平臺(tái)，所述平面Ⅰ與水平地面之間通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸Ⅰ固定連接，此平面Ⅰ以直線移動(dòng)X軸為軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；所述滑塊Ⅰ固定有旋轉(zhuǎn)軸Ⅱ，所述旋轉(zhuǎn)軸Ⅱ上固定平面Ⅱ；所述滑塊Ⅱ上又裝有一旋轉(zhuǎn)軸Ⅲ，此旋轉(zhuǎn)軸Ⅲ上固定平面Ⅲ。本發(fā)明有益效果為可實(shí)現(xiàn)在X、Y、Z三維空間獨(dú)立或聯(lián)動(dòng)作直線運(yùn)動(dòng)，也可沿任意的三維轉(zhuǎn)軸A、B、C做任意角度或連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，三根轉(zhuǎn)軸可交叉到一個(gè)空間點(diǎn)上，也可將一根或二根轉(zhuǎn)軸移開(kāi)，做有一定半徑的空間離心運(yùn)動(dòng)，可模擬出各種切向加速度和法向加速度運(yùn)動(dòng)等復(fù)雜的六自由度運(yùn)動(dòng)；極大地簡(jiǎn)化了控制要求，同時(shí)也提高了控制精度。
文檔編號(hào)G09B25/02GK103093684SQ201310031540
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者馬繼剛, 宋建忠, 宋麗 申請(qǐng)人:上海朝田實(shí)業(yè)有限公司