一種氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及操作平臺設備【技術領域】，特別涉及一種氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，包括運動平臺，固定平臺以及控制箱，所述固定平臺固定設于控制箱上，所述運動平臺與固定平臺之間設有氣動驅動裝置，所述氣動驅動裝置由控制箱控制操作。本發(fā)明的氣動驅動裝置具有功率質量比大、體積小、成本低、結構簡單、無污染等特點。
【專利說明】—種氣動肌肉—氣缸混合驅動并聯平臺
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及操作平臺設備【技術領域】，特別涉及一種氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯
T D ο
【背景技術】
[0002]操作平臺設備可以分為串聯機構與并聯機構兩種，其中并聯機構與串聯機構相比具有良好的剛度特性和較強的承載能力，便于實現高精度的位置控制，在仿生機器人、醫(yī)療康復機構、減震平臺等多個領域得到廣泛應用。現有的并聯機構多由電機或液壓驅動，其存在耗能大、成本高、設備維護復雜和污染等缺陷和不足。為有效解決上述技術問題，業(yè)內做了大量的探索研究，開始用氣動元件替代原有的電機或液壓驅動，但現有的氣動操作平臺設備因結構設置不合理，其存在功率小、剛度低等缺點，故有很大的改進空間。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現有技術的缺陷和不足，提供一種結構緊湊、設置合理，操作方便的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺。
[0004]為實現上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0005]本發(fā)明所述的一種氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，包括運動平臺，固定平臺以及控制箱，所述固定平臺固定設于控制箱上，所述運動平臺與固定平臺之間設有氣動驅動裝置，所述氣動驅動裝置由控制箱控制操作。
[0006]其中，所述氣動驅動裝置包括氣缸和三根氣動肌肉，所述氣缸一端固定于固定平臺的中央位置，所述氣缸的輸出軸與運動平臺鉸接，所述三根氣動肌肉分布于氣缸周圍，氣動肌肉兩端分別與運動平臺和固定平臺鉸接，所述氣缸和氣動肌肉由控制箱提供氣源并控制驅動。
[0007]其中，所述控制箱包括箱體和設于箱體內的氣動三聯件、氣動控制閥組件A、氣動控制閥組件B、輸出轉換模塊、輸入轉換模塊、電源以及控制器；所述氣動三聯件通過氣管分別連接外氣源、氣動控制閥組件A和氣動控制閥組件B，所述氣動控制閥組件A通過氣管分別連接三根氣動肌肉的進氣口，所述氣動控制閥組件B通過氣管與氣缸的進氣口連接；所述電源分別與輸出轉換模塊、輸入轉換模塊以及控制器電連接；所述氣動控制閥組件A的控制端和氣動控制閥組件B的控制端分別與輸出轉換模塊的輸出端電連接，輸出轉換模塊的輸入端與控制器的輸出端電連接。
[0008]進一步地，所述氣動肌肉上平行設有位移傳感器，氣動肌肉的出氣口設有壓力傳感器的壓力檢測端口，所述位移傳感器和壓力傳感器分別與輸入轉換模塊的輸入端電連接，所述輸入轉換模塊的輸出端與控制器的輸入端電連接。
[0009]進一步地，所述氣動肌肉兩端分別通過鉸鏈與運動平臺和固定平臺鉸接；所述氣缸的輸出軸通過球頭關節(jié)軸承與運動平臺鉸接。
[0010]進一步地，所述氣缸一端通過氣缸連接件固定于固定平臺的中央位置。[0011]進一步地，所述三根氣動肌肉均勻分布于以氣缸為圓心的圓周上。
[0012]進一步地，所述鉸鏈為球鉸或胡克鉸。
[0013]進一步地，所述氣缸的出氣口設有消聲器。
[0014]本發(fā)明有益效果為:本發(fā)明所述一種氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，包括運動平臺，固定平臺以及控制箱，所述固定平臺固定設于控制箱上，所述運動平臺與固定平臺之間設有氣動驅動裝置，所述氣動驅動裝置由控制箱控制操作。本發(fā)明的氣動驅動裝置具有功率質量比大、體積小、成本低、結構簡單、無污染等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。
[0016]圖中:
[0017]1、運動平臺；2、氣動肌肉；
[0018]3、氣缸；4、固定平臺；
[0019]5、鉸鏈；6、缸筒；
[0020]7、位移傳感器；8、壓力傳感器；
[0021]9、消聲器；10、控制箱；
[0022]11、氣動三聯件；12、氣動控制閥組件A;
[0023]13、氣動控制閥組件B;14、輸出轉換模塊；
[0024]15、輸入轉換模塊；16、電源；
[0025]17、氣缸連接件；18、控制器。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，包括運動平臺1，固定平臺4以及控制箱10，所述固定平臺4固定設于控制箱10上，所述運動平臺I與固定平臺4之間設有氣動驅動裝置，所述氣動驅動裝置由控制箱10控制操作，上述部件構成本發(fā)明的主體結構，相對 于現有技術而言，本發(fā)明用氣動驅動裝置替代現有的電機或液壓驅動，其具有耗能小、成本低、設備維護方便和污染小等優(yōu)點。
[0028]具體而言，所述氣動驅動裝置包括氣缸3和三根氣動肌肉2，所述氣缸3 —端通過氣缸連接件17固定于固定平臺4的中央位置，所述氣缸3的輸出軸與運動平臺I通過球頭關節(jié)軸承6鉸接。所述三根氣動肌肉2分布于氣缸3周圍，本發(fā)明優(yōu)選所述三根氣動肌肉2均勻分布于以氣缸3為圓心的圓周上。所述氣動肌肉2兩端通過鉸鏈5分別與運動平臺I和固定平臺4鉸接，所述鉸鏈5為球鉸或胡克鉸。
[0029]所述氣缸3和三根氣動肌肉2構成空間并聯閉環(huán)結構，通過控制三根氣動肌肉2的伸縮長度和氣缸3的活塞運動，可使運動平臺I實現升降、橫搖、縱搖方向上的運動。
[0030]具體而言，所述氣缸3和氣動肌肉2由控制箱10提供氣源并控制驅動。其中，所述控制箱10包括箱體和設于箱體內的氣動三聯件11、氣動控制閥組件A12、氣動控制閥組件B13、輸出轉換模塊14、輸入轉換模塊15、電源16以及控制器18。所述電源16分別與輸出轉換模塊14、輸入轉換模塊15以及控制器18電連接。[0031]所述氣動三聯件兒通過氣管分別連接外氣源、氣動控制閥組件A12和氣動控制閥組件B13。所述氣動控制閥組件A12通過氣管分別連接三根氣動肌肉2的進氣口，也即氣動控制閥組件A12可分別向三根氣動肌肉2通氣。所述氣動控制閥組件B13通過氣管與氣缸3的進氣口連接，所述氣缸3的出氣口設有消聲器9。
[0032]所述氣動控制閥組件A12的控制端和氣動控制閥組件B13的控制端分別與輸出轉換模塊14的輸出端電連接，輸出轉換模塊14的輸入端與控制器18的輸出端電連接。
[0033]所述氣動肌肉2上平行設有位移傳感器7，氣動肌肉2的出氣口設有壓力傳感器8的壓力檢測端口，所述位移傳感器7和壓力傳感器8分別與輸入轉換模塊15的輸入端電連接，所述輸入轉換模塊15的輸出端與控制器18的輸入端電連接。
[0034]需要說明的是，輸入轉換模塊14、輸出轉換模塊15由采樣保持電路和模數轉換電路組成，用于采集氣動肌肉2的收縮長度(或平臺傾角)和壓力等參數?？刂破?8用工控機、可編程控制器或單片機等實現，其功能有:良好的人機界面交互，運動平臺的位姿伺服控制(包括采集信號處理、狀態(tài)觀測器和相應控制策略)，平臺運動實時演示，數據處理及
保存等。
[0035]工作原理:
[0036]本發(fā)明通過控制氣動三聯件11、氣動控制閥組件A12和氣動控制閥組件B13來控制運動平臺I實現升降、橫搖、縱搖。同時，位移傳感器7以及壓力傳感器8會將相關數據信息傳送至輸入轉換模塊15，并最終傳入控制器18。本發(fā)明可以通過控制器18來設定運動平臺I的期望位姿軌跡，并將相關信息傳送至輸入轉換模塊14，通過輸入轉換模塊14控制氣動控制閥組件A12和氣動控制閥組件B13分別向氣缸3和三根氣動肌肉2提供，實現運動平臺I的設定位姿軌跡。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內。
【權利要求】
1.一種氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，包括運動平臺(I)，固定平臺(4)以及控制箱(10)，所述固定平臺(4)固定設于控制箱(10)上，其特征在于:所述運動平臺(I)與固定平臺(4)之間設有氣動驅動裝置，所述氣動驅動裝置由控制箱(10)控制操作。
2.根據權利要求1所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述氣動驅動裝置包括氣缸(3)和三根氣動肌肉(2)，所述氣缸(3) —端固定于固定平臺(4)的中央位置，所述氣缸(3)的輸出軸與運動平臺(I)鉸接，所述三根氣動肌肉(2)分布于氣缸(3)周圍，氣動肌肉(2)兩端分別與運動平臺(I)和固定平臺(4)鉸接，所述氣缸(3)和氣動肌肉(2)由控制箱(10)提供氣源并控制驅動。
3.根據權利要求2所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述控制箱(10)包括箱體和設于箱體內的氣動三聯件(11)、氣動控制閥組件A(12)、氣動控制閥組件B(13)、輸出轉換模塊(14)、輸入轉換模塊(15)、電源(16)以及控制器(18);所述氣動三聯件(11)通過氣管分別連接外氣源、氣動控制閥組件A(12)和氣動控制閥組件B(13)，所述氣動控制閥組件A(12)通過氣管分別連接三根氣動肌肉(2)的進氣口，所述氣動控制閥組件B (13)通過氣管與氣缸(3)的進氣口連接；所述電源(16)分別與輸出轉換模塊(14)、輸入轉換模塊(15)以及控制器(18)電連接；所述氣動控制閥組件A(12)的控制端和氣動控制閥組件B(13)的控制端分別與輸出轉換模塊(14)的輸出端電連接，輸出轉換模塊(14)的輸入端與控制器(18)的輸出端電連接。
4.根據權利要求3所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述氣動肌肉(2)上平行設有位移傳感器(7)，氣動肌肉(2)的出氣口設有壓力傳感器(8)的壓力檢測端口，所述位移傳感器(7)和壓力傳感器(8)分別與輸入轉換模塊(15)的輸入端電連接，所述輸入轉換模塊(15)的輸出端與控制器(18)的輸入端電連接。
5.根據權利要求1-4任一所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述氣動肌肉(2)兩端分別通過鉸鏈(5)與運動平臺(I)和固定平臺(4)鉸接；所述氣缸(3)的輸出軸通過球頭關節(jié)軸承(6)與運動平臺(I)鉸接。
6.根據權利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述氣缸(3)—端通過氣缸連接件(17)固定于固定平臺(4)的中央位置。
7.根據權利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述三根氣動肌肉(2)均勻分布于以氣缸(3)為圓心的圓周上。
8.根據權利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述鉸鏈(5)為球鉸或胡克鉸。
9.根據權利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅動并聯平臺，其特征在于:所述氣缸(3)的出氣口設有消聲器(9)。
【文檔編號】G12B5/00GK103971754SQ201410140825
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月5日 優(yōu)先權日:2013年8月23日
【發(fā)明者】孫光鋒, 陶國良 申請人:浙江億太諾氣動科技有限公司