一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機構(gòu)學(xué)領(lǐng)域的并聯(lián)平臺，尤其涉及一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)
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【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機構(gòu)與串聯(lián)機構(gòu)相比具有精度高、承載能力強、剛度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點，在理論和實際工作中應(yīng)用較為廣泛。目前應(yīng)用較多的并聯(lián)機構(gòu)，多數(shù)構(gòu)型屬于Stewart平臺。對于這類結(jié)構(gòu)的并聯(lián)平臺，通常采用將驅(qū)動布置在同一平面(連接支鏈位于動平臺的下方，如固定基座上)，對于多自由度的Stewart結(jié)構(gòu)，這種布置方式，使得驅(qū)動力高度耦合，解耦計算較為困難，從而也增加了平臺的控制難度；將驅(qū)動器固定在運動平臺上也影響系統(tǒng)的響應(yīng)特性。另外，由于機構(gòu)布置的限制，現(xiàn)有的此類并聯(lián)平臺多是采用大型伺服油缸驅(qū)動，并配備大型儲能裝置，設(shè)備結(jié)構(gòu)較大，制造維護費用較高，液壓油的泄露易造成環(huán)境污染；由于液壓缸本身剛度相對較低，動態(tài)響應(yīng)延遲較大，影響系統(tǒng)整體的剛度。對于采用直線驅(qū)動器驅(qū)動的并聯(lián)平臺，傳動系統(tǒng)需配備滾珠絲杠、滑塊、導(dǎo)軌等，無疑增加了系統(tǒng)的裝配難度、精度要求和制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動電機、動平臺、固定基座和連桿支鏈，所述的驅(qū)動電機分為兩組，第一組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線相互平行但不共面，第二組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線處于同一平面內(nèi)，兩組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線相互正交；所述的連桿支鏈分為兩組，第一組連桿支鏈的一端通過轉(zhuǎn)動副與第一組驅(qū)動電機的輸出軸連接，另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接，第二組連桿支鏈的一端通過轉(zhuǎn)動副與第二組驅(qū)動電機的輸出軸連接，另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接；所述的連桿支鏈由多段連桿組成，各段連桿之間通過球鉸或虎克鉸連接，與驅(qū)動電機連接的連桿具有平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，其余連桿具有空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動。
[0005]進一步，所述的第一組驅(qū)動電機和第二組驅(qū)動電機在各自的固定平面內(nèi)呈中心對稱分布，所述的第一組連桿支鏈和第二組連桿支鏈與動平臺連接的球鉸或虎克鉸均中心對稱連接在動平臺上，但各連桿支鏈不相交于一點。
[0006]進一步，所述的驅(qū)動電機共六個，分成兩組，第一組驅(qū)動電機和第二組驅(qū)動電機各三個；第一組驅(qū)動電機和第二組驅(qū)動電機固定在相互平行的兩個平面內(nèi)；第一組連桿支鏈與第一組驅(qū)動電機的輸出軸、第二組連桿支鏈與第二組驅(qū)動電機的輸出軸均采用轉(zhuǎn)動副連接；所述的連桿支鏈可由兩段連桿組成，與驅(qū)動電機的輸出軸通過轉(zhuǎn)動副連接的連桿，可以實現(xiàn)所在固定平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，與動平臺鉸接的連桿可以實現(xiàn)空間平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動。
[0007]有益效果:本發(fā)明的六自由度并聯(lián)平臺與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點:兩組驅(qū)動電機的輸出軸線正交布置，可分別承受運動過程中產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動的正交布置可簡化解耦計算；連桿支鏈具有平面和空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動，可增大動平臺的工作空間；采用電機驅(qū)動并固定于固定基座上而非動平臺上，可提高系統(tǒng)剛性和動態(tài)響應(yīng)特性，驅(qū)動電機與連桿支鏈采用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)動副連接，避免了復(fù)雜的傳動系統(tǒng)，驅(qū)動控制容易，裝配簡單，系統(tǒng)污染少，降低了制造成本和維護費用。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺的結(jié)構(gòu)圖；
[0009]圖中:1_1、第一組驅(qū)動電機；1_2、第二組驅(qū)動電機；2、動平臺；3、固定基座；4_1、第一組連桿支鏈；4-2、第二組連桿支鏈；5-1、第一輸出軸；5-2、第二輸出軸；6-1、第一球鉸；6-2、第二球鉸；7-1、第一連桿球鉸；7-2、第二連桿球鉸。
【具體實施方式】
[0010]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0011]如圖1所示，一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動電機、動平臺2、固定基座3和連桿支鏈，所述的驅(qū)動電機共6個，分為第一組驅(qū)動電機1-1和第二組驅(qū)動電機1-2，每組驅(qū)動電機各有3個驅(qū)動電機；第一組驅(qū)動電機1-1和第二組驅(qū)動電機1-2固定在相互平行的兩個平面內(nèi)，每組驅(qū)動電機在各自的固定平面內(nèi)呈中心對稱分布；第一組驅(qū)動電機1-1的第一輸出軸5-1的軸線相互平行但不共面，第二組驅(qū)動電機1-2的第二輸出軸5-2的軸線處于同一平面內(nèi)，第一組驅(qū)動電機1-1的第一輸出軸5-1的軸線和第二組驅(qū)動電機1-2的第二輸出軸5-2的軸線相互正交。
[0012]所述的連桿支鏈共6個，分為第一組連桿支鏈4-1和第二組連桿支鏈4-2，每組連桿支鏈各有3個連桿支鏈；第一組連桿支鏈4-1和第二組連桿支鏈4-2均中心對稱連接在動平臺2上，但各連桿支鏈不相交于一點；第一組連桿支鏈4-1的一端通過轉(zhuǎn)動副與第一組驅(qū)動電機1-1的第一輸出軸5-1連接，另一端通過第一球鉸6-1與動平臺2連接，第二組連桿支鏈4-2的一端通過轉(zhuǎn)動副與第二組驅(qū)動電機1-2的第二輸出軸5-2連接，另一端通過第二球鉸6-2與動平臺2連接；
[0013]第一組連桿支鏈4-1和第二組連桿支鏈4-2均由兩段連桿組成，第一組連桿支鏈4-1的兩段連桿通過第一連桿球鉸7-1連接，第二組連桿支鏈4-2的兩段連桿通過第二連桿球鉸7-2連接；與第一組驅(qū)動電機1-1的第一輸出軸5-2和第二組驅(qū)動電機1-2的第二輸出軸5-2連接的連桿在驅(qū)動作用下可實現(xiàn)平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，與動平臺2連接的連桿可實現(xiàn)空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動。
[0014]第一組驅(qū)動電機1-1的第一輸出軸5-1的軸線和第二組驅(qū)動電機1-2的第二輸出軸5-2的軸線相互正交，從而可以簡化解耦計算，同時可承受運動過程中產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)矩；第一組驅(qū)動電機1-1和第二組驅(qū)動電機1-2均固定于固定基座3上而不是動平臺2上，可以減輕動平臺2的運動負載，提高系統(tǒng)剛性和動態(tài)響應(yīng)特性；在第一組驅(qū)動電機1-1和第二組驅(qū)動電機1-2的驅(qū)動作用下，第一組連桿支鏈4-1和第二組連桿支鏈4-2中與驅(qū)動電機的輸出軸連接的連桿實現(xiàn)所在平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，帶動與動平臺2連接的連桿實現(xiàn)空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動，可增大動平臺2的工作空間；第一組驅(qū)動電機1-1和第二組驅(qū)動電機1-2與第一組連桿支鏈4-1和第二組連桿支鏈4-2采用統(tǒng)一的轉(zhuǎn)動副連接，避免了復(fù)雜的傳動系統(tǒng)，驅(qū)動控制容易，裝配簡單，系統(tǒng)污染少，可降低制造成本和維護費用。
【主權(quán)項】
1.一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動電機、動平臺、固定基座和連桿支鏈，其特征在于:所述驅(qū)動電機分為兩組，第一組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線相互平行但不共面，第二組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線處于同一平面內(nèi)，兩組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線相互正交；所述的連桿支鏈分為兩組，第一組連桿支鏈的一端通過轉(zhuǎn)動副與第一組驅(qū)動電機的輸出軸連接，另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接，第二組連桿支鏈的一端通過轉(zhuǎn)動副與第二組驅(qū)動電機的輸出軸連接，另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接；所述的連桿支鏈由多段連桿組成，各段連桿之間通過球鉸或虎克鉸連接，與驅(qū)動電機連接的連桿具有平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，其余連桿具有空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺，其特征在于:所述的第一組驅(qū)動電機和第二組驅(qū)動電機在各自的固定平面內(nèi)呈中心對稱分布，所述的第一組連桿支鏈和第二組連桿支鏈與動平臺連接的球鉸或虎克鉸均中心對稱連接在動平臺上，但各連桿支鏈不相交于一點。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種驅(qū)動正交布置的六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動電機、動平臺、固定基座和連桿支鏈，所述的驅(qū)動電機分為兩組，每組驅(qū)動電機在各自的固定平面內(nèi)呈中心對稱分布，第一組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線相互平行但不共面，第二組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線處于同一平面內(nèi)，兩組驅(qū)動電機的輸出軸的軸線相互正交；所述連桿支鏈分為兩組，每組連桿支鏈均中心對稱連接在動平臺上，但各連桿支鏈不相交于一點；每組連桿支鏈通過轉(zhuǎn)動副與驅(qū)動電機連接，通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接，每個連桿支鏈由多段連桿組成，各段連桿之間通過球鉸或虎克鉸連接。本發(fā)明承載能力強、解耦計算簡單、工作空間大、可提高系統(tǒng)剛性和動態(tài)響應(yīng)特性，同時具有傳動系統(tǒng)簡單、驅(qū)動控制容易、制造成本和維護費用低、系統(tǒng)污染少的優(yōu)點。
【IPC分類】G05B19-18
【公開號】CN104678885
【申請?zhí)枴緾N201410843044
【發(fā)明人】李威, 劉玉飛, 路恩, 楊雪鋒, 王禹橋, 范孟豹, 須曉鋒, 徐晗, 魏華賢, 鞠錦勇, 盛連超, 董事
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月30日