專(zhuān)利名稱(chēng)：六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)領(lǐng)域，特別涉及一種六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著機(jī)構(gòu)學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用，三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)得到了廣泛的關(guān)注。三軸轉(zhuǎn) 動(dòng)平臺(tái)可作為海洋平臺(tái)和運(yùn)動(dòng)模擬器，也可作為關(guān)節(jié)機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。與三平移機(jī)構(gòu)及 平移和轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)合起來(lái)的空間三自由度機(jī)構(gòu)相比，具有三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)類(lèi)型較少。典型 的有球面機(jī)構(gòu)3-RRR機(jī)構(gòu)，但其對(duì)加工和裝配精度要求較高，否則會(huì)發(fā)生卡死現(xiàn)象，而且其 承載能力和工作空間較?。徊⒙?lián)3-SPS/S機(jī)構(gòu)，中間約束分支含有一個(gè)S副，使上平臺(tái)能夠 實(shí)現(xiàn)繞S副的三軸轉(zhuǎn)動(dòng)，但要實(shí)現(xiàn)繞垂直上平臺(tái)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要較大的驅(qū)動(dòng)力，甚至由于 處于奇異位型而難以驅(qū)動(dòng)；專(zhuān)利ZL02153745. 3中提出了一種三自由度轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)并聯(lián)機(jī)器 人機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)適用于機(jī)器人腕關(guān)節(jié)，專(zhuān)利ZL200520038772. 0提出了一種球面三自由度并 聯(lián)機(jī)構(gòu)，具有良好的運(yùn)動(dòng)學(xué)性能，但它們都要求幾個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副相交于一點(diǎn)，對(duì)加工和裝配精度 要求較高；專(zhuān)利ZL02132864. 1提出了一種串并聯(lián)轉(zhuǎn)動(dòng)三自由度機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)適用于要求機(jī) 構(gòu)剛度高、截面積小的場(chǎng)合。對(duì)于具有三轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的串聯(lián)機(jī)構(gòu)，其承載能力較小，而且動(dòng) 態(tài)響應(yīng)性能較差。因此，在要求有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度、能夠重載并具有良好動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的轉(zhuǎn) 動(dòng)平臺(tái)時(shí)，上述機(jī)構(gòu)構(gòu)型難以滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)繞三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，能夠承受較大 的載荷。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，包括下平臺(tái)、上平臺(tái)、 分布周?chē)牧鶄€(gè)驅(qū)動(dòng)分支和中間約束分支；上平臺(tái)上設(shè)置三個(gè)連接塊，每個(gè)連接塊上通過(guò) 兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支與所述下平臺(tái)連接；所述下平臺(tái)通過(guò)支撐桿連接支撐臺(tái)，所述支撐臺(tái)與所述 上平臺(tái)之間通過(guò)第一球鉸連接。所述驅(qū)動(dòng)分支由與連接塊相連的上運(yùn)動(dòng)副、與下平臺(tái)相連 的下運(yùn)動(dòng)副、以及由缸筒和連桿構(gòu)成的移動(dòng)副組成。 所述上運(yùn)動(dòng)副為上萬(wàn)向鉸，所述下運(yùn)動(dòng)副為下球鉸。所述上平臺(tái)與第一連接塊構(gòu) 成第一轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述第一連接塊的兩端分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支中的上萬(wàn)向鉸連接，所述第一 轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與所述上萬(wàn)向鉸中連接到第一連接塊的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行。所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的 軸線與所述上平臺(tái)平面平行。 所述上運(yùn)動(dòng)副為上萬(wàn)向鉸，所述下運(yùn)動(dòng)副為下球鉸。所述上平臺(tái)與第一連接塊構(gòu) 成第一轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述第一連接塊的兩端分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支中的上萬(wàn)向鉸連接，所述第一 轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與所述上萬(wàn)向鉸中連接到第一連接塊的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線平行。所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的 軸線與所述上平臺(tái)平面垂直。 所述下運(yùn)動(dòng)副為下萬(wàn)向鉸，所述上運(yùn)動(dòng)副為上轉(zhuǎn)動(dòng)副，所述上平臺(tái)通過(guò)第二球鉸 與第二連接塊連接，所述第二連接塊的兩端分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支中的上轉(zhuǎn)動(dòng)副連接。
所述第一球鉸和下球鉸可采用軸線相交且不在同一平面內(nèi)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替。
所述第一球鉸和第二球鉸采用軸線相交且不在同一平面內(nèi)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替。
本發(fā)明提供的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，充分利用了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，具有較
高的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。多桿支撐中間約束分支和四周驅(qū)動(dòng)分支中的球鉸s可采用三個(gè)軸線順
次垂直的轉(zhuǎn)動(dòng)副，具有較大的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍；采用六個(gè)驅(qū)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)并聯(lián)平臺(tái)，能夠使上 平臺(tái)承受重載甚至是超重載；采用連接塊將兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支連接，再與上平臺(tái)采用運(yùn)動(dòng)副相 連的結(jié)構(gòu)，能夠減少驅(qū)動(dòng)副輸入誤差對(duì)系統(tǒng)控制的影響，創(chuàng)新出了機(jī)構(gòu)六自由度，平臺(tái)輸出 三自由度的空間并聯(lián)機(jī)構(gòu)的新機(jī)型。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)、在其工作空間內(nèi)的性能穩(wěn) 定、在承受重載時(shí)仍具有較高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能的優(yōu)點(diǎn)，在需要三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的一些領(lǐng)域有 很好的應(yīng)用前景。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)具體的說(shuō)明。圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是等效球鉸運(yùn)動(dòng)副結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是采用等效球鉸運(yùn)動(dòng)副的實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是采用等效球鉸運(yùn)動(dòng)副的實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是采用等效球鉸運(yùn)動(dòng)副的實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是采用等效球鉸運(yùn)動(dòng)副的實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1 本實(shí)施例的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)如圖l所示，該并聯(lián)轉(zhuǎn)臺(tái)由下平臺(tái)1、上平臺(tái)5、 分布周?chē)牧鶄€(gè)驅(qū)動(dòng)分支和多桿支撐中間約束分支組成。上平臺(tái)5上設(shè)置三個(gè)連接塊，每 個(gè)連接塊上通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支與下平臺(tái)1連接；下平臺(tái)1通過(guò)三個(gè)支撐桿連接支撐臺(tái)6，構(gòu) 成的三桿支撐臺(tái)具有重量輕剛度大等優(yōu)點(diǎn)，所述支撐臺(tái)6與上平臺(tái)5之間通過(guò)第一球鉸S工 連接，其可同時(shí)作為上平臺(tái)轉(zhuǎn)角的機(jī)械限位。所述驅(qū)動(dòng)分支由與連接塊相連的上運(yùn)動(dòng)副、與 下平臺(tái)1相連的下運(yùn)動(dòng)副、以及由缸筒2和連桿3構(gòu)成的移動(dòng)副P(pán)組成。上運(yùn)動(dòng)副為上萬(wàn) 向鉸仏，下運(yùn)動(dòng)副為下球鉸S3。本實(shí)施例中第一球鉸Si和下球鉸S3還可以采用軸線相交且 不在同一平面里的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替，即如圖5所示的等效球鉸運(yùn)動(dòng)副。采用三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代 替球鉸的優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)大的轉(zhuǎn)角并可用于安裝姿態(tài)反饋編碼器。這樣，就構(gòu)成了如圖6所 示的實(shí)施例。
實(shí)施例2 本實(shí)施例的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)如圖2所示，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié) 構(gòu)基本相同，所不同的地方在于上平臺(tái)5中的連接塊替換為第一連接塊4，并且第一連接塊 4通過(guò)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副&與上平 5相連，第一連接塊4的兩端分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支中的上萬(wàn)向鉸仏連接，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副&的軸線與所述上萬(wàn)向鉸仏中連接到第一連接塊4的轉(zhuǎn)動(dòng) 副軸線平行，且第一轉(zhuǎn)動(dòng)副&的軸線與上平臺(tái)6平行。當(dāng)將第一連接塊4與上平臺(tái)5通過(guò) 固定螺釘固定連接時(shí)，則本實(shí)施例與實(shí)施例1完全相同。本實(shí)施例中第一球鉸&和下球鉸 S3還可以采用軸線相交且不在同一平面里的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替，即如圖5所示的等效球鉸運(yùn) 動(dòng)副。這樣，就構(gòu)成了如圖7所示的實(shí)施例。
實(shí)施例3 本實(shí)施例的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)如圖3所示，本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2的結(jié) 構(gòu)基本相同，所不同的地方在于第一轉(zhuǎn)動(dòng)副&的軸線與上平臺(tái)6垂直。當(dāng)將第一連接塊4 與上平臺(tái)5通過(guò)固定螺釘固定連接時(shí)，則本實(shí)施例與實(shí)施例1完全相同。本實(shí)施例中第一 球鉸S工和下球鉸S3還可以采用軸線相交且不在同一平面里的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替，即如圖5所 示的等效球鉸運(yùn)動(dòng)副。這樣，就構(gòu)成了如圖8所示的實(shí)施例。
實(shí)施例4 本實(shí)施例的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)如圖4所示，該并聯(lián)轉(zhuǎn)臺(tái)由下平臺(tái)1、上平臺(tái)5、 分布周?chē)牧鶄€(gè)驅(qū)動(dòng)分支和中間約束分支組成。上平臺(tái)5上設(shè)置三個(gè)連接塊，每個(gè)連接塊 上通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支與下平臺(tái)1連接；下平臺(tái)1通過(guò)支撐桿連接支撐臺(tái)6，所述支撐臺(tái)6與 上平臺(tái)5之間通過(guò)第一球鉸&連接。所述驅(qū)動(dòng)分支由與連接塊相連的上運(yùn)動(dòng)副、與下平臺(tái) 1相連的下運(yùn)動(dòng)副、以及由缸筒2和連桿3構(gòu)成的移動(dòng)副P(pán)組成。所述下運(yùn)動(dòng)副為下萬(wàn)向 鉸U2，上運(yùn)動(dòng)副為上轉(zhuǎn)動(dòng)副R2，下萬(wàn)向鉸U2固定在缸筒2上的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線與上轉(zhuǎn)動(dòng)副R2軸 線平行，上平臺(tái)5通過(guò)第二球鉸S2與第二連接塊7連接，第二連接塊7的兩端分別與兩個(gè) 驅(qū)動(dòng)分支中的上轉(zhuǎn)動(dòng)副R2連接。所述與第二連接塊7連接的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支中兩個(gè)下萬(wàn)向 鉸^與下平臺(tái)1國(guó)定的轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線共線。本實(shí)施例中第一球鉸S工和第二球鉸^還可以采 用軸線相交且不在同一平面里的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替，如圖5所示的等效球鉸運(yùn)動(dòng)副。這樣，就 構(gòu)成了如圖9所示的實(shí)施例。 本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)、在其工作空間內(nèi)的性能穩(wěn)定、能夠承受重載和較高的 動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能等優(yōu)點(diǎn)，在需要三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度的一些領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
一種六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于包括下平臺(tái)(1)、上平臺(tái)(5)、分布周?chē)牧鶄€(gè)驅(qū)動(dòng)分支和中間約束分支，所述上平臺(tái)(5)上設(shè)置三個(gè)連接塊，每個(gè)連接塊上通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支與下平臺(tái)(1)連接；所述下平臺(tái)(1)通過(guò)支撐桿連接支撐臺(tái)(6)，所述支撐臺(tái)(6)與上平臺(tái)(5)之間通過(guò)第一球鉸(S1)連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)分支由與連 接塊相連的上運(yùn)動(dòng)副、與下平臺(tái)(1)相連的下運(yùn)動(dòng)副、以及由缸筒(2)和連桿(3)構(gòu)成的移 動(dòng)副(P)組成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述上運(yùn)動(dòng)副為上萬(wàn) 向鉸(U》，所述下運(yùn)動(dòng)副為下球鉸(S3)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述上平臺(tái)(5)與三 個(gè)第一連接塊(4)構(gòu)成三個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(R》，所述第一連接塊(4)的兩端分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng) 分支中的上萬(wàn)向鉸(U》連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(R》 的軸線與所述上平臺(tái)(5)平面平行且通過(guò)第一球鉸(S》的球心。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)副(R》 的軸線與所述上平臺(tái)(5)平面垂直。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述下運(yùn)動(dòng)副為下萬(wàn) 向鉸(U》，所述上運(yùn)動(dòng)副為上轉(zhuǎn)動(dòng)副(R》，所述上平臺(tái)(5)通過(guò)第二球鉸(S2)與第二連接 塊(7)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)中所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述 第一球鉸(S》和下球鉸(S3)可采用軸線相交且不在同一平面內(nèi)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，其特征在于所述第一球鉸(S》和 第二球鉸(S2)采用軸線相交且不在同一平面內(nèi)的三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副代替。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種六缸驅(qū)動(dòng)三軸轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)。其特征在于包括下平臺(tái)(1)、上平臺(tái)(5)、分布周?chē)牧鶄€(gè)驅(qū)動(dòng)分支和多桿支撐中間約束分支，所述上平臺(tái)(5)上設(shè)置三個(gè)連接塊，每個(gè)連接塊上通過(guò)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)分支與下平臺(tái)(1)連接；所述下平臺(tái)(1)通過(guò)支撐桿連接支撐臺(tái)(6)，所述支撐臺(tái)(6)與上平臺(tái)(5)之間通過(guò)第一球鉸(S1)連接。所述驅(qū)動(dòng)分支由與連接塊相連的上運(yùn)動(dòng)副、與下平臺(tái)(1)相連的下運(yùn)動(dòng)副、以及由缸筒(2)和連桿(3)構(gòu)成的移動(dòng)副(P)組成。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)、可承受重載、工作空間內(nèi)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F16M11/00GK101776197SQ201010133708
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月26日
發(fā)明者趙鐵石 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)