一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機構(gòu)學領域的并聯(lián)平臺，尤其是一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺O
【背景技術】
[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、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點。目前應用較多的并聯(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)動布置在動平臺和固定基座上，由于驅(qū)動的布置方式限制，使得驅(qū)動力高度耦合，機構(gòu)的各向同性度較差；同時，將驅(qū)動器固定在運動平臺上，質(zhì)量較大的驅(qū)動系統(tǒng)隨動平臺的運動一起擺動，驅(qū)動系統(tǒng)的附加質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量將降低系統(tǒng)的動態(tài)響應特性。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)響應延遲較大，影響系統(tǒng)整體的剛度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中存在的不足，提供了一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術方案是:一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動裝置、動平臺、固定基座和連桿支鏈；所述驅(qū)動裝置包括直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機，所述直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機固定在所述固定基座的同一平面上，所述直線驅(qū)動器輸出運動的方向相互平行但不共面，所述驅(qū)動電機的輸出軸的軸線處于同一平面內(nèi)并與所述直線驅(qū)動器輸出運動的方向相互垂直；所述連桿支鏈分為第一組連桿支鏈和第二組連桿支鏈，所述第一組連桿支鏈由直線驅(qū)動器和轉(zhuǎn)動連桿組成，第一組連桿支鏈的轉(zhuǎn)動連桿的一端通過球鉸或虎克鉸與直線驅(qū)動器的輸出軸連接，第一組連桿支鏈的另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接，所述的第二組連桿支鏈由兩段轉(zhuǎn)動連桿組成，第二組連桿支鏈的一端通過轉(zhuǎn)動副與驅(qū)動電機的輸出軸連接，第二組連桿支鏈的另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接，第二組連桿支鏈的兩段轉(zhuǎn)動連桿之間通過球鉸或虎克鉸連接，與驅(qū)動電機連接的轉(zhuǎn)動連桿具有與驅(qū)動電機的輸出軸垂直的平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動連桿具有空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動。
[0005]進一步，所述直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機均中心對稱分布在所述固定基座的平面內(nèi)，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分布在所述動平臺上。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機固定在固定基座上而非動平臺上，使得動平臺運動的過程中，參與運動的附加質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量大大降低，可提高系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，減小了能耗；豎直方向上的連桿支鏈可承受運動過程中產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)矩，提高系統(tǒng)的剛度和承載能力；采用電機驅(qū)動取代現(xiàn)有的液壓驅(qū)動系統(tǒng)，可縮小設備結(jié)構(gòu)，降低制造和維護費用，進一步提高系統(tǒng)的剛度和響應特性，同時避免液壓油泄露造成的環(huán)境污染；另外本發(fā)明的平臺結(jié)構(gòu)比較緊湊，占地空間相對較小。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0008]圖2為本發(fā)明實施例的一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺的三維模型圖；
[0009]圖中:1_1、直線驅(qū)動器；1_2、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；6-11、第一連桿球鉸；6-12、第一球鉸；6-21、第二連桿球鉸；6-22、第二球鉸。
【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和圖2所示，一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動裝置、動平臺2、固定基座3和連桿支鏈；所述驅(qū)動裝置包括三個直線驅(qū)動器1-1和三個驅(qū)動電機1-2，直線驅(qū)動器1-1和驅(qū)動電機1-2均中心對稱固定在固定基座3的同一平面上，直線驅(qū)動器1-1輸出運動的方向相互平行但不共面，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)并與直線驅(qū)動器1-1輸出運動的方向相互垂直。
[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；第一組連桿支鏈4-1由直線驅(qū)動器1-1和轉(zhuǎn)動連桿組成，轉(zhuǎn)動連桿的一端通過第一連桿球鉸6-11與直線驅(qū)動器1-1的第一輸出軸5-1連接，另一端通過第一球鉸6-12與動平臺2連接；第二組連桿支鏈4-2由兩段轉(zhuǎn)動連桿組成，第二組連桿支鏈4-2的一端通過轉(zhuǎn)動副與驅(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6-22與動平臺連接，兩段轉(zhuǎn)動連桿之間通過第二連桿球鉸6-21連接，與驅(qū)動電機1-2連接的轉(zhuǎn)動連桿在驅(qū)動作用下可實現(xiàn)與驅(qū)動電機1-2的第二輸出軸5-2垂直的平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，與動平臺2連接的轉(zhuǎn)動連桿可實現(xiàn)空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動。
[0013]所述的直線驅(qū)動器1-1可由電機、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、滑塊和導軌等構(gòu)成，電機通過聯(lián)軸器與滾珠絲杠剛性連接，滾珠絲杠與滑塊連接，滑塊設置在導軌上并在豎直方向做直線運動，滑塊的一端作為輸出軸通過球鉸或虎克鉸與轉(zhuǎn)動連桿的一端連接，電機通過聯(lián)軸器帶動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動滑塊在導軌上沿著豎直方向做直線運動。
[0014]直線驅(qū)動器1-1和驅(qū)動電機1-2均固定在固定基座3上，使得動平臺2運動的過程中，參與運動的附加質(zhì)量及轉(zhuǎn)動慣量大大降低，提高系統(tǒng)的動態(tài)響應特性，減小能耗；第二組連桿支鏈4-2在豎直方向上可承受運動過程中產(chǎn)生的力和轉(zhuǎn)矩，提高系統(tǒng)的剛度和承載能力；采用直線驅(qū)動器1-1和驅(qū)動電機1-2驅(qū)動，可縮小設備的整體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)比較緊湊，占地空間相對較小，降低了制造和維護費用，進一步提高系統(tǒng)的剛度和響應特性，同時避免液壓油泄露造成的環(huán)境污染。
【主權(quán)項】
1.一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動裝置、動平臺、固定基座和連桿支鏈；其特征在于:所述驅(qū)動裝置包括直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機，所述直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機固定在所述固定基座的同一平面上，所述直線驅(qū)動器輸出運動的方向相互平行但不共面，所述驅(qū)動電機的輸出軸的軸線處于同一平面內(nèi)并與所述直線驅(qū)動器輸出運動的方向相互垂直；所述連桿支鏈分為第一組連桿支鏈和第二組連桿支鏈，所述第一組連桿支鏈由直線驅(qū)動器和轉(zhuǎn)動連桿組成，第一組連桿支鏈的轉(zhuǎn)動連桿的一端通過球鉸或虎克鉸與直線驅(qū)動器的輸出軸連接，第一組連桿支鏈的另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接，所述的第二組連桿支鏈由兩段轉(zhuǎn)動連桿組成，第二組連桿支鏈的一端通過轉(zhuǎn)動副與驅(qū)動電機的輸出軸連接，第二組連桿支鏈的另一端通過球鉸或虎克鉸與動平臺連接，第二組連桿支鏈的兩段轉(zhuǎn)動連桿之間通過球鉸或虎克鉸連接，與驅(qū)動電機連接的轉(zhuǎn)動連桿具有與驅(qū)動電機的輸出軸垂直的平面內(nèi)的轉(zhuǎn)動，與動平臺連接的轉(zhuǎn)動連桿具有空間內(nèi)的轉(zhuǎn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺，其特征在于:所述直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機均中心對稱分布在所述固定基座的平面內(nèi)，所述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分布在所述動平臺上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電驅(qū)動高剛度六自由度并聯(lián)平臺，包括驅(qū)動裝置、動平臺、固定基座和連桿支鏈，所述的驅(qū)動裝置包括直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機，直線驅(qū)動器和驅(qū)動電機均中心對稱分布在固定基座的平面內(nèi)，直線驅(qū)動器輸出運動的方向相互平行但不共面，驅(qū)動電機的輸出軸的軸線處于同一平面內(nèi)并與直線驅(qū)動器輸出運動的方向相互垂直；所述的連桿支鏈分為第一組連桿支鏈和第二組連桿支鏈，第一組連桿支鏈由直線驅(qū)動器和轉(zhuǎn)動連桿組成，第二組連桿支鏈由兩段轉(zhuǎn)動連桿組成，第一組連桿支鏈和第二組連桿支鏈均與動平臺中心對稱連接。本發(fā)明并聯(lián)平臺剛度高，承載能力強，動態(tài)響應特性好，結(jié)構(gòu)緊湊，占地空間小，同時可有效降低制造和維護成本，避免環(huán)境污染。
【IPC分類】B25J9-00
【公開號】CN104626110
【申請?zhí)枴緾N201410843579
【發(fā)明人】李威, 劉玉飛, 須曉鋒, 楊雪鋒, 王禹橋, 范孟豹, 路恩, 徐晗, 魏華賢, 鞠錦勇, 盛連超, 董事
【申請人】中國礦業(yè)大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月30日