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CN103029120A - 一种折叠式静载平衡并联调姿平台 - Google Patents

一种折叠式静载平衡并联调姿平台 Download PDF

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Abstract

一种折叠式静载平衡并联调姿平台，其包括动平台、定平台以及连接这两个平台的四条分支，其中三条为结构相同的分布在周围的SUR驱动分支，另一条为UP中间约束分支，每条SUR驱动分支均由球铰、第一万向铰和转动副组成，转动副与固定在定平台上的电机连接，UP中间约束分支位于动平台与定平台中心连线上，该分支由第二万向铰和带有弹簧的移动副组成，设在上述移动副内的弹簧套在固定在定平台上的导向轴上，在上述移动副的外侧设有支撑套管。本发明结构简单、占用体积小、工作空间较大，通过中间分支平衡静载，增大平台负载能力，降低电机扭矩和功率；驱动形式为电机，可广泛应用于稳定舰载、车载装置以及运动模拟。

Description

一种折叠式静载平衡并联调姿平台
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别是一种并联平台。
背景技术
随着机构学及地面运动模拟仿真技术的应用与发展，很多在太空、空中及海洋中进行的实验、训练都改在陆地上进行，地面实验安全可靠又节省资金。并联稳定平台因其具有刚度大，结构稳定，承载能力强，精度高，运动惯性小，正解困难而反解容易等优点更适用于飞机、舰船、汽车等的运动模拟。目前绝大多数并联稳定平台有六个自由度，其制造成本高、控制技术高，一般大负载的并联机构都采用液压缸，成本高，不易维护,而且许多实验并不需要6个自由度，因此自由度数少于6的由电机驱动的并联机器人成为了目前并联机器人领域研究的热点。由于电动缸较液压缸承载能力小，因此如何提高少自由并联机器人的承载能力成为研究少自由度并联机器人的一个关键问题。专利CN201010136427.6提出了一种两自由度转动解耦并联机器人机构，该机构动平台的转动完全解耦，但装配精度不易保证；专利CN201110283398.0提出了一种含闭环子链的两自由度并联机构，该发明通过闭环子链控制平台运动，这就导致其工作空间较小；专利CN201110160345.X提出的两自由度并联机构可实现一维转动和一维移动，结构简单，但其承载能力较低。
发明内容
    本发明的目的在于提供一种结构简单、工作空间大、承载能力强、可实现空间两个方向转动的折叠式静载平衡并联调姿平台。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括动平台、定平台以及连接这两个平台的四条分支,其中三条为结构相同的分布在周围的SUR驱动分支，另一条为UP中间约束分支。每条SUR驱动分支均由球铰、第一万向铰和转动副组成，转动副固定在动平台上，三条分支的球铰在动平台上成正三角形布置；该球铰通过上连杆与万向铰连接，该万向铰通过下连杆与转动副连接，该转动副与固定在定平台上的电机连接，三条分支的转动副在定平台上成正三角形布置；UP中间约束分支位于动平台与定平台中心连线上，该分支的第二万向铰的一端与动平台固连，该第二万向铰的另一端与带有弹簧的移动副连接。设在上述移动副内的弹簧套在固定在定平台上的导向轴上，在上述移动副的外侧设有支撑套管。
处于工作位置空载时，弹簧处于压缩状态，其弹簧反力除抵消上平台自重外给动平台向上的推力，在给动平台一定载荷时，中间分支弹簧仍处于压缩状态，其弹簧反力平衡动平台及负载铅垂方向的静载荷,从而使电机所受的负载减小。三个驱动分支驱动上平台绕X、Y轴转动，含有冗余驱动，克服奇异位形。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、结构简单，占用体积小，工作空间大，可实现三维转动，含有冗余驱动，克服奇异位形。
2、能最大限度增加平台负载能力、减小驱动电机扭矩和功率的作用。
3、在工作空间内性能稳定，在承受负载时仍具有较高的动态响应，易于安装和维护。
4、二个自由度，易于控制，在很多领域有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1的立体结构示意简图；
图2为本发明实施例1的中间分支剖视图；
图3为本发明实施例2的立体结构示意简图。
具体实施方式
实施例1
在图1所示的折叠式静载平衡并联调姿平台结构示意简图中，三条结构相同的SUR驱动分支中的球铰2固定在动平台1上，该三条SUR驱动分支的球铰在动平台上成正三角形布置；上述球铰通过上连杆3与万向铰4连接，该万向铰通过下连杆5与转动副6连接，该转动副与固定在定平台8上的电机7连接，三条SUR驱动分支的转动副在定平台上成正三角形布置；该三条SUR驱动分支均向内侧弯曲。UP中间约束分支位于动平台与定平台中心连线上，其第二万向铰9的一端与动平台相连，其另一端与带有弹簧的移动副10连接。如图2所示，设在上述移动副内的弹簧12套在固定在定平台上的导向轴13上，在上述移动副的外侧设有支撑套管11。
实施例2
在图3所示的折叠式静载平衡并联调姿平台结构示意简图中，三条SUR驱动分支均向外侧弯曲，其它部件和连接关系与实施例1相同。

Claims (1)

1.一种折叠式静载平衡并联调姿平台，其主要包括动平台、定平台以及连接这两个平台的四条分支,其中三条为结构相同的分布在周围的SUR驱动分支，另一条为UP中间约束分支，其特征在于：每条SUR驱动分支中的球铰固定在动平台上，三条分支的球铰在动平台上成正三角形布置；该球铰通过上连杆与万向铰连接，该万向铰通过下连杆与转动副连接，该转动副与固定在定平台上的电机连接，三条分支的转动副在定平台上成正三角形布置；UP中间约束分支位于动平台与定平台中心连线上，该分支中的第二万向铰的一端与动平台固连，该第二万向铰的另一端与带有弹簧的移动副连接，设在上述移动副内的弹簧套在固定在定平台上的导向轴上，在上述移动副的外侧设有支撑套管。
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