雙並聯式重載靜平衡運動模擬臺的製作方法
2023-05-07 09:17:26 1
專利名稱：雙並聯式重載靜平衡運動模擬臺的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種並聯機構，特別涉及一種並聯運動模擬臺。
背景技術：
常見六自由度並聯運動模擬臺由六個可伸縮連杆、一個基座和一個運動平臺構成。伸縮連杆由電動缸或液壓缸組成。當伸縮杆為電動缸時，模擬臺具有過載能力強、易實現高精度伺服控制等優點，但其輸出力有限，不能夠對飛機、艦船等大型設備的運動進行模擬；當伸縮杆為液壓缸時，模擬臺能夠承受重載，但是液壓系統體積大、元件易洩漏、維護成本高、對溫度敏感等缺點限制了其在並聯運動模擬臺中的應用。飛機、艦船等大型設備的不斷發展，對並聯運動模擬臺的承載能力、動態響應及控制精度提出了更高的要求。然而，電動機功率有限，不能承受重載，液壓系統也存在一些難以克服的缺點，這在很大程度上限制了並聯運動模擬臺的發展。為解決上述問題，中國專利200820004705. O公開了 一種大負載六自由電動平臺，該機構包括六個電動缸和至少三個氣缸，用以模擬飛機、坦克等運動。但其運動平臺繞垂直於運動平臺表面的軸線轉動時，三個氣缸會產生一個繞該軸轉動的附加力矩，這增加了電動缸的負載。中國專利03150629.1公開了一種高壓氣動重力平衡式空間運動模擬器，機構適用於需要大幅值升沉運動的運動模擬器。但其負載主要由並聯機構承擔，承載能力沒有提高。中國專利201110107998.1公布了一種具有機械容錯功能的大型重載模擬器，採用三十二個冗餘驅動電機，增強了承載裡和驅動力，且當地位對等的冗餘驅動源之間不同步或發生故障時，系統可以繼續工作，使系統的安全性和可靠性得到保證。但機械結構複雜，同時控制三十二個冗餘驅動電機，增大了控制的難度。中國專利98102675. 3公布了一種具有重量支承致動器的模擬器，採用七個致動器驅動平臺運動，具有較高的承載能力，但七個致動器構成冗餘驅動，需實時檢測系統壓力進行控制，增加了控制的難度和成本。
發明內容
本發明的目的在於提供一種具有高承載能力、高動態響應、靜載平衡、控制簡單的雙並聯式重載靜平衡運動模擬臺。本發明的技術方案如下
本發明主要包括運動平臺、基礎平臺、承重平臺、六條結構完全相同的驅動分支和三條結構完全相同的承重分支。運動平臺、基礎平臺和連接這兩個平臺的驅動分支構成並聯驅動機構。承重平臺、基礎平臺和連接這兩個平臺的承重分支構成並聯承重機構。上述六條驅動分支為UPS結構，由電動缸、第一球鉸和萬向鉸組成，其中電動缸通過第一球鉸與運動平臺連接，並通過萬向鉸與基礎平臺連接。上述六個第一球鉸中心點連線構成半對稱六邊形，上述六個萬向鉸中心點連線構成半對稱六邊形，六個第一球鉸中心點連線構成的半對稱六邊形的短邊與六個萬向鉸中心點連線構成的半對稱六邊形的長邊對應。上述三條承重分支為SPR結構，由液壓平衡缸或平衡氣缸、第二球鉸和轉動關節組成，其中液壓平衡缸或平衡氣缸通過第二球鉸與基礎平臺連接，並通過轉動關節與承重平臺連接，三條承重分支在上述承重平臺周圍均勻分布。該承重平臺通過第三球鉸與運動平臺連接。電動缸主要用來驅動運動平臺和負載實現期望運動，平衡液壓缸或平衡氣缸用來承載運動平臺和負載的重力。通過調節平衡液壓缸或平衡氣缸的推力，承重平臺向運動平臺提供一個略低於運動平臺和負載的重力的作用力，可克服大部分運動平臺和負載的重力，工作過程中平衡液壓缸或平衡氣缸的推力由蓄能器保持，不需對其進行控制。電動缸只需較小的力即可實現特定運動。運動平臺繞垂直其表面軸線轉動時，並聯承重機構保持不動。本發明與現有技術相比具有如下優點
I並聯承重機構既能平衡運動平臺和負載的重力又起到安全保護的作用。電動缸只需出較小的力即可實現運動平臺和負載的期望運動，提高了運動模擬臺機構的承載能力和動態響應速度。2承重平臺與運動平臺通過球鉸連接，保證了運動平臺做三維轉動時，並聯承重機構保持不動，避免三個承重分支產生轉動力矩，同時也減小了機構的轉動慣量。3平衡液壓缸或平衡氣缸的推力通過蓄能器保持，運動模擬臺工作過程中不需要對其控制，降低了控制的難度。4環境溫度變化時，平衡液壓缸或平衡氣缸壓力的小範圍變化不會影響運動模擬臺的精度，室內野外均可實現高精度的運動。
圖1為本發明的立體結構示意簡圖。
具體實施例方式在如圖1所示六自由度重載靜平衡並聯運動模擬臺的結構示意簡圖中，六條結構完全相同的驅動分支中的其中電動缸3通過第一球鉸4與運動平臺5連接，並通過萬向鉸2與基礎平臺I連接。上述六個第一球鉸中心點連線構成半對稱六邊形，上述六個萬向鉸中心點連線構成半對稱六邊形，六個第一球鉸中心點連線構成的半對稱六邊形的短邊與六個萬向鉸中心點連線構成的半對稱六邊形的長邊對應。三條結構完全相同的承重分支中的液壓平衡缸9通過第二球鉸10與基礎平臺連接，並通過轉動關節8與承重平臺7連接。上述三條結構完全相同的承重分支在承重平臺周圍均勻分布。上述承重平臺通過第三球鉸6與運動平臺連接。
權利要求
1.一種雙並聯式重載靜平衡運動模擬臺，其主要包括運動平臺、基礎平臺、承重平臺、六條結構完全相同的驅動分支和三條結構完全相同的承重分支，其特徵在於上述六條驅動分支中的電動缸通過第一球鉸與運動平臺連接，並通過萬向鉸與基礎平臺連接，上述六個第一球鉸中心點連線構成半對稱六邊形，上述六個萬向鉸中心點連線構成半對稱六邊形，六個第一球鉸中心點連線構成的半對稱六邊形的短邊與六個萬向鉸中心點連線構成的半對稱六邊形的長邊對應，上述三條承重分支中的液壓平衡缸或平衡氣缸通過第二球鉸與基礎平臺連接，並通過轉動關節與承重平臺連接，三條承重分支在上述承重平臺周圍均勻分布，該承重平臺通過第三球鉸與運動平臺連接。
全文摘要
一種雙並聯式重載靜平衡運動模擬臺，其主要包括運動平臺、基礎平臺、承重平臺、六條結構完全相同的驅動分支和三條結構完全相同的承重分支。運動平臺、基礎平臺和連接這兩個平臺的驅動分支構成並聯驅動機構。承重平臺、基礎平臺和連接這兩個平臺的承重分支構成並聯承重機構。上述六條驅動分支為UPS結構，由電動缸、第一球鉸和萬向鉸組成。上述三條承重分支為SPR結構，由平衡液壓缸或平衡氣缸、第二球鉸和轉動關節組成。承重平臺通過第三球鉸與運動平臺連接。本發明承載能力強，動態響應速度快，控制簡單，適用於室內和野外環境，同時也減小了由承重機構引起的額外負載。
文檔編號G09B25/02GK103035159SQ201210530430
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月11日 優先權日2012年12月11日
發明者趙鐵石, 苑飛虎 申請人:燕山大學