六缸驅動三軸轉動平臺的製作方法

2023-07-17 11:11:01 3

專利名稱：六缸驅動三軸轉動平臺的製作方法
技術領域：
本發明屬於轉動平臺領域，特別涉及一種六缸驅動三軸轉動平臺。
背景技術：
近年來，隨著機構學的發展和應用，三自由度轉動平臺得到了廣泛的關注。三軸轉 動平臺可作為海洋平臺和運動模擬器，也可作為關節機器人的轉動平臺。與三平移機構及 平移和轉動結合起來的空間三自由度機構相比，具有三自由度轉動的機構類型較少。典型 的有球面機構3-RRR機構，但其對加工和裝配精度要求較高，否則會發生卡死現象，而且其 承載能力和工作空間較小；並聯3-SPS/S機構，中間約束分支含有一個S副，使上平臺能夠 實現繞S副的三軸轉動，但要實現繞垂直上平臺的軸轉動時需要較大的驅動力，甚至由於 處於奇異位型而難以驅動；專利ZL02153745. 3中提出了一種三自由度轉動平臺並聯機器 人機構，該機構適用於機器人腕關節，專利ZL200520038772. 0提出了一種球面三自由度並 聯機構，具有良好的運動學性能，但它們都要求幾個轉動副相交於一點，對加工和裝配精度 要求較高；專利ZL02132864. 1提出了一種串並聯轉動三自由度機構，該機構適用於要求機 構剛度高、截面積小的場合。對於具有三轉動自由度的串聯機構，其承載能力較小，而且動 態響應性能較差。因此，在要求有三個轉動自由度、能夠重載並具有良好動態響應性能的轉 動平臺時，上述機構構型難以滿足要求。

發明內容
本發明提出一種六缸驅動三軸轉動平臺，可實現繞三個軸的轉動，能夠承受較大 的載荷。 本發明所採用的技術方案為一種六缸驅動三軸轉動平臺，包括下平臺、上平臺、 分布周圍的六個驅動分支和中間約束分支；上平臺上設置三個連接塊，每個連接塊上通過 兩個驅動分支與所述下平臺連接；所述下平臺通過支撐杆連接支撐臺，所述支撐臺與所述 上平臺之間通過第一球鉸連接。所述驅動分支由與連接塊相連的上運動副、與下平臺相連 的下運動副、以及由缸筒和連杆構成的移動副組成。 所述上運動副為上萬向鉸，所述下運動副為下球鉸。所述上平臺與第一連接塊構 成第一轉動副，所述第一連接塊的兩端分別與兩個驅動分支中的上萬向鉸連接，所述第一 轉動副的軸線與所述上萬向鉸中連接到第一連接塊的轉動副軸線平行。所述第一轉動副的 軸線與所述上平臺平面平行。 所述上運動副為上萬向鉸，所述下運動副為下球鉸。所述上平臺與第一連接塊構 成第一轉動副，所述第一連接塊的兩端分別與兩個驅動分支中的上萬向鉸連接，所述第一 轉動副的軸線與所述上萬向鉸中連接到第一連接塊的轉動副軸線平行。所述第一轉動副的 軸線與所述上平臺平面垂直。 所述下運動副為下萬向鉸，所述上運動副為上轉動副，所述上平臺通過第二球鉸 與第二連接塊連接，所述第二連接塊的兩端分別與兩個驅動分支中的上轉動副連接。
所述第一球鉸和下球鉸可採用軸線相交且不在同一平面內的三個轉動副代替。
所述第一球鉸和第二球鉸採用軸線相交且不在同一平面內的三個轉動副代替。
本發明提供的六缸驅動三軸轉動平臺，充分利用了並聯機構的結構特點，具有較
高的動態響應性能。多杆支撐中間約束分支和四周驅動分支中的球鉸s可採用三個軸線順
次垂直的轉動副，具有較大的轉動範圍；採用六個驅動副驅動三軸轉動並聯平臺，能夠使上 平臺承受重載甚至是超重載；採用連接塊將兩個驅動分支連接，再與上平臺採用運動副相 連的結構，能夠減少驅動副輸入誤差對系統控制的影響，創新出了機構六自由度，平臺輸出 三自由度的空間並聯機構的新機型。本發明具有結構簡單對稱、在其工作空間內的性能穩 定、在承受重載時仍具有較高動態響應性能的優點，在需要三個轉動自由度的一些領域有 很好的應用前景。


下面結合附圖對本發明的具體實施方式
進行進一步詳細具體的說明。圖1是實施例1的結構示意圖；圖2是實施例2的結構示意圖；圖3是實施例3的結構示意圖；圖4是實施例4的結構示意圖；圖5是等效球鉸運動副結構示意圖；圖6是採用等效球鉸運動副的實施例1的結構示意圖；圖7是採用等效球鉸運動副的實施例2的結構示意圖；圖8是採用等效球鉸運動副的實施例3的結構示意圖；圖9是採用等效球鉸運動副的實施例4的結構示意圖。
具體實施例方式
實施例1 本實施例的六缸驅動三軸轉動平臺如圖l所示，該並聯轉臺由下平臺1、上平臺5、 分布周圍的六個驅動分支和多杆支撐中間約束分支組成。上平臺5上設置三個連接塊，每 個連接塊上通過兩個驅動分支與下平臺1連接；下平臺1通過三個支撐杆連接支撐臺6，構 成的三桿支撐臺具有重量輕剛度大等優點，所述支撐臺6與上平臺5之間通過第一球鉸S工 連接，其可同時作為上平臺轉角的機械限位。所述驅動分支由與連接塊相連的上運動副、與 下平臺1相連的下運動副、以及由缸筒2和連杆3構成的移動副P組成。上運動副為上萬 向鉸仏，下運動副為下球鉸S3。本實施例中第一球鉸Si和下球鉸S3還可以採用軸線相交且 不在同一平面裡的三個轉動副代替，即如圖5所示的等效球鉸運動副。採用三個轉動副代 替球鉸的優點是可實現大的轉角並可用於安裝姿態反饋編碼器。這樣，就構成了如圖6所 示的實施例。
實施例2 本實施例的六缸驅動三軸轉動平臺如圖2所示，本實施例的結構與實施例1的結 構基本相同，所不同的地方在於上平臺5中的連接塊替換為第一連接塊4，並且第一連接塊 4通過第一轉動副&與上平 5相連，第一連接塊4的兩端分別與兩個驅動分支中的上萬向鉸仏連接，所述第一轉動副&的軸線與所述上萬向鉸仏中連接到第一連接塊4的轉動 副軸線平行，且第一轉動副&的軸線與上平臺6平行。當將第一連接塊4與上平臺5通過 固定螺釘固定連接時，則本實施例與實施例1完全相同。本實施例中第一球鉸&和下球鉸 S3還可以採用軸線相交且不在同一平面裡的三個轉動副代替，即如圖5所示的等效球鉸運 動副。這樣，就構成了如圖7所示的實施例。
實施例3 本實施例的六缸驅動三軸轉動平臺如圖3所示，本實施例的結構與實施例2的結 構基本相同，所不同的地方在於第一轉動副&的軸線與上平臺6垂直。當將第一連接塊4 與上平臺5通過固定螺釘固定連接時，則本實施例與實施例1完全相同。本實施例中第一 球鉸S工和下球鉸S3還可以採用軸線相交且不在同一平面裡的三個轉動副代替，即如圖5所 示的等效球鉸運動副。這樣，就構成了如圖8所示的實施例。
實施例4 本實施例的六缸驅動三軸轉動平臺如圖4所示，該並聯轉臺由下平臺1、上平臺5、 分布周圍的六個驅動分支和中間約束分支組成。上平臺5上設置三個連接塊，每個連接塊 上通過兩個驅動分支與下平臺1連接；下平臺1通過支撐杆連接支撐臺6，所述支撐臺6與 上平臺5之間通過第一球鉸&連接。所述驅動分支由與連接塊相連的上運動副、與下平臺 1相連的下運動副、以及由缸筒2和連杆3構成的移動副P組成。所述下運動副為下萬向 鉸U2，上運動副為上轉動副R2，下萬向鉸U2固定在缸筒2上的轉動副軸線與上轉動副R2軸 線平行，上平臺5通過第二球鉸S2與第二連接塊7連接，第二連接塊7的兩端分別與兩個 驅動分支中的上轉動副R2連接。所述與第二連接塊7連接的兩個驅動分支中兩個下萬向 鉸^與下平臺1國定的轉動副軸線共線。本實施例中第一球鉸S工和第二球鉸^還可以採 用軸線相交且不在同一平面裡的三個轉動副代替，如圖5所示的等效球鉸運動副。這樣，就 構成了如圖9所示的實施例。 本發明具有結構簡單對稱、在其工作空間內的性能穩定、能夠承受重載和較高的 動態響應性能等優點，在需要三個轉動自由度的一些領域有很好的應用前景。
權利要求
一種六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於包括下平臺(1)、上平臺(5)、分布周圍的六個驅動分支和中間約束分支，所述上平臺(5)上設置三個連接塊，每個連接塊上通過兩個驅動分支與下平臺(1)連接；所述下平臺(1)通過支撐杆連接支撐臺(6)，所述支撐臺(6)與上平臺(5)之間通過第一球鉸(S1)連接。
2. 根據權利要求1所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述驅動分支由與連 接塊相連的上運動副、與下平臺(1)相連的下運動副、以及由缸筒(2)和連杆(3)構成的移 動副(P)組成。
3. 根據權利要求2所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述上運動副為上萬 向鉸(U》，所述下運動副為下球鉸(S3)。
4. 根據權利要求3所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述上平臺(5)與三 個第一連接塊(4)構成三個第一轉動副(R》，所述第一連接塊(4)的兩端分別與兩個驅動 分支中的上萬向鉸(U》連接。
5. 根據權利要求4所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述第一轉動副(R》 的軸線與所述上平臺(5)平面平行且通過第一球鉸(S》的球心。
6. 根據權利要求4所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述第一轉動副(R》 的軸線與所述上平臺(5)平面垂直。
7. 根據權利要求2所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述下運動副為下萬 向鉸(U》，所述上運動副為上轉動副(R》，所述上平臺(5)通過第二球鉸(S2)與第二連接 塊(7)連接。
8. 根據權利要求1至6任意一項中所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述 第一球鉸(S》和下球鉸(S3)可採用軸線相交且不在同一平面內的三個轉動副代替。
9. 根據權利要求7所述的六缸驅動三軸轉動平臺，其特徵在於所述第一球鉸(S》和 第二球鉸(S2)採用軸線相交且不在同一平面內的三個轉動副代替。
全文摘要
本發明提供了一種六缸驅動三軸轉動平臺。其特徵在於包括下平臺(1)、上平臺(5)、分布周圍的六個驅動分支和多杆支撐中間約束分支，所述上平臺(5)上設置三個連接塊，每個連接塊上通過兩個驅動分支與下平臺(1)連接；所述下平臺(1)通過支撐杆連接支撐臺(6)，所述支撐臺(6)與上平臺(5)之間通過第一球鉸(S1)連接。所述驅動分支由與連接塊相連的上運動副、與下平臺(1)相連的下運動副、以及由缸筒(2)和連杆(3)構成的移動副(P)組成。本發明具有結構簡單對稱、可承受重載、工作空間內性能穩定等特點。
文檔編號F16M11/00GK101776197SQ201010133708
公開日2010年7月14日 申請日期2010年3月26日 優先權日2010年3月26日
發明者趙鐵石 申請人:燕山大學