[發明專利]空間兩自由度冗余驅動搖擺實驗臺

有效

• 申請號: 201010171135.6
• 申請日: 2010-05-13
• 公開（公告）號: CN101830272A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 楊志永;李建東;郝登運
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B63B9/08
• 分類號: B63B9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明涉及一種搖擺實驗臺，特別涉及一種空間兩自由度冗余驅動搖擺實驗臺。

背景技術

搖擺實驗臺是集機械、電氣、液壓、控制儀器儀表、傳感檢測等技術于一體的大型高精度仿真設備。目前，各種自由度的搖擺臺在國內外都有廣泛的研究和應用，其可以模擬各種空間位置和姿態，從而廣泛應用于各種功能的訓練模擬器，如船舶的運動模擬器、飛機飛行模擬器、汽車駕駛模擬器等，甚至與宇宙飛船的空間對接、雷達信號跟蹤、導彈發射平臺模擬。鑒于其廣闊的市場前景，近年來國內外科研院校對搖擺臺進行了廣泛深入的研究，其中在搖擺臺的驅動和控制方面做了比較系統的研究，但對重型搖擺實驗臺的研究比較少。艦船模擬實驗平臺能夠在承載條件下實現模擬船舶在海浪中的搖擺運動，并且能夠準確地提供姿態角的值，從而完成一些儀器設備的測試實驗。其大型、重載、高精度等特點直接影響搖擺臺機械本體結構的設計和控制，從而影響搖擺臺的工作性能和測試精度。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種適合大型艦船運動姿態模擬的空間兩自由度冗余驅動搖擺試驗臺，其具有優良的工作性能和測試精度，滿足大型、重載以及高精度的要求。

本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是：一種空間兩自由度冗余驅動搖擺實驗臺，包括位于底部的靜平臺，所述靜平臺中央固定有立柱，所述立柱上用第一虎克鉸連接動平臺，所述動平臺的下面一端在對稱位置有兩個第二虎克鉸各連接有一第一驅動液壓缸，所述第一驅動液壓缸的下端用第三虎克鉸連接在所述靜平臺上，所述動平臺下面的另一端中線處用第四虎克鉸連接有第二驅動液壓缸，所述第四虎克鉸的中心和所述第一虎克鉸的中心與所述動平臺等距，所述第二驅動液壓缸的下面用第五虎克鉸連接在所述靜平臺上，所述第一驅動液壓缸驅動該搖擺實驗臺橫搖和縱搖，所述第二驅動液壓缸協同所述第一驅動液壓缸驅動該搖擺實驗臺橫搖和縱搖。

本發明具有的優點和積極效果是：兩自由度的搖擺實驗臺通過采用運動的驅動輸入構建數為三的冗余驅動機構，能夠去除搖擺實驗臺的奇異點，擴大了搖擺實驗臺的工作空間，提高了機構剛度，實現了驅動力的最優分配，明顯減小了最大驅動力；本發明通過機構與驅動方法創新，能夠滿足艦船模擬過程中對搖擺實驗臺的重載和高精度的要求，且機構簡單，操作方便。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的主視圖；

圖3是本發明的左視圖；

圖4是本發明立柱的結構示意圖；

圖5是本發明靜平臺的結構示意圖；

圖6是本發明動平臺的結構示意圖；

圖7是本發明軸承座的示意圖；

圖8是本發明十字軸的示意圖。

圖中：1、動平臺，2、第四虎克鉸，3、第二驅動液壓缸，4、立柱，5、第五虎克鉸，6、靜平臺，7、第三虎克鉸，8、9、第一驅動液壓缸，10、第二虎克鉸，11、軸承座，12、十字軸。

具體實施方式

為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

請參閱圖1～圖8，一種空間兩自由度冗余驅動搖擺實驗臺，包括位于底部的靜平臺6，靜平臺6中央固定有立柱4，立柱4上用第一虎克鉸連接動平臺1，第一虎克鉸包括軸承座11、十字軸12及軸承，十字軸12的四個端部分別裝有軸承，每個軸承均安裝在與其對應的軸承座11內。動平臺1的下面其中一端在對稱位置有兩個第二虎克鉸10各連接一第一驅動液壓缸8、9，第一驅動液壓缸8、9的下端分別用第三虎克鉸7連接在靜平臺6上，動平臺1的下面另一端中線處用第四虎克鉸2連接第二驅動液壓缸3，第四虎克鉸2的中心和立柱4上的第一虎克鉸的中心與動平臺1等距，第二驅動液壓缸3用第五虎克鉸5連接于靜平臺6上。

上述搖擺實驗臺由第一驅動液壓缸8、9驅動可實現搖擺實驗臺的橫搖和縱搖，第二驅動液壓缸3起輔助作用，協同第一驅動液壓缸8、9實現冗余驅動，可使該搖擺實驗臺具有優良的工作性能和測試精度，滿足大型、重載以及高精度的要求。

上述搖擺實驗臺涉及并聯機構及其冗余驅動技術，具體地說涉及艦船運動姿態空間模擬的空間運動并聯機構以及冗余驅動技術，上述搖擺實驗臺為兩自由度，而運動的驅動輸入構建數為三，故該機構為冗余驅動機構。該冗余驅動結構具有能夠去除搖擺實驗臺的奇異點，擴大搖擺實驗臺的工作空間，提高機構剛度，實現驅動力的最優分配，明顯減小最大驅動力的優點。

盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。