[實用新型]一種基于并聯機構的三自由度搖擺臺

有效

• 申請號: 201420858667.0
• 申請日: 2014-12-30
• 公開（公告）號: CN204525441U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 天津福云天翼科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產權代理有限公司 12211
• 代理人: 韓敏

技術領域

本實用新型屬于運動模擬設備技術領域，尤其涉及一種基于并聯機構的大負載三自由度搖擺臺。

背景技術

并聯機構的研究可追溯到20世紀40年代，近幾十年來，隨著對其研究的不斷深入，并聯機構越來越廣泛的應用于飛行模擬、車輛道路模擬、航空航海設備搖擺模擬、機器人、并聯機床、空間對接技術等領域，其中最著名的就是Stewart六自由度運動平臺。但是，在很多情況下，模擬并不需要六自由度運動，比如模擬艦船在海上搖擺運動時，往往只需要三到四個自由度便可以滿足要求，此時采用六自由度運動平臺便存在一定的浪費。自由度為2～5之間的運動機構，稱為少自由度機構。相對于六自由度并聯運動機構，少自由度機構由于部分自由度被約束，所以其驅動元件也相應減少，但是其部分自由度的約束，需要設計專門的機構來實現。目前，對于少自由度機構的研究還不是很深入，它具有若干自由度，但存在的這幾個自由度也有可能不是原來純自由體時的絕對完全的自由度，而是具有一定限制的相對的自由度，即不完全自由度。另外，對于一些超大負載場合，需要機構具有很大的承載能力。因此，少自由度并聯機構不同的結構，決定了其工作空間、承載能力和約束能力等重要技術指標。

實用新型內容

本實用新型要解決的問題是一種基于并聯機構的三自由度搖擺臺用于運動模擬，該搖擺臺具有承載能力強、工作空間大等特點，尤其適合于結構尺寸和重量都很大的超大負載的運動模擬試驗。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種基于并聯機構的三自由度搖擺臺，所述搖擺臺基于并聯機構，包括定平臺、動平臺、以及連接這兩個平臺的驅動分支機構和靜力平衡裝置；

所述驅動分支機構為三個，其結構相同、均勻對稱布置在定平臺與動平臺間，通過聯動實現動平臺的橫搖、縱搖和升降運動；

所述靜力平衡裝置設置在三個驅動分支機構的中心，同時連接定平臺與動平臺的中心，用于平衡動平臺和負載部分重力。

進一步，所述驅動分支機構為PRRRRS構型的平面五連桿機構；所述平面五連桿機構包括一直線作動器構成的第一移動副；所述直線作動器的固定端通過第一轉動副與定平臺連接,所述直線作動器的活動端通過第二轉動副與一上折頁中部連接,所述上折頁上端通過第一球面副與動平臺連接,下端通過第三轉動副與一下折頁上端連接,所述下折頁下端通過第四轉動副固定于定平臺上。

優選的，所述直線作動器為液壓缸。

進一步，為了降低功率消耗，減小驅動作動器的出力，設置的所述靜力平衡裝置包括靜力平衡液壓缸和蓄能器；所述靜力平衡液壓缸的缸筒和活塞桿之間形成第二移動副，所述缸筒通過第二球面副固定在定平臺上，活塞桿通過第三球面副與動平臺連接；所述靜力平衡液壓缸的下腔與所述蓄能器相連，通過蓄能器的壓力驅動靜力平衡液壓缸的活塞產生的力來平衡動平臺和負載的部分重力。

靜力平衡液壓缸在搖擺臺工作過程中進行隨動運動，并未參與搖擺臺的運動控制。

本實用新型具有的優點和積極效果是：(1)結構相同的三個并聯的驅動分支結構簡單可靠；(2)本實用新型搖擺平臺工作空間大，不易產生奇異位形；(3)可實現橫搖、縱搖兩個轉動自由度運動和一個直線升降自由度的運動；(4)三個受限制自由度的約束，通過上折頁和下折頁結構實現，既可提高其承載能力，又可降低功率消耗，同時保證了設備的安全性；(5)靜力平衡裝置進一步提高了其承載能力，降低了功率消耗。

附圖說明

圖1是本實用新型搖擺臺的結構示意圖

圖2是本實用新型搖擺臺繞X軸橫搖的運動示意圖

圖3是本實用新型搖擺臺繞Y軸縱搖的運動示意圖

圖4是本實用新型搖擺臺繞Z軸橫搖的運動示意圖

圖中：

1、定平臺；2、下折頁；3、缸筒；4、活塞桿；5、上折頁；6、動平臺；7、靜力平衡液壓缸；8、蓄能器；P、第一移動副；R1、第一轉動副；R2、第二轉動副；R3、第三轉動副；R4、第四轉動副；S、第一球面副。

具體實施方式

如圖1所示，一種基于并聯機構的三自由度搖擺臺，搖擺臺基于并聯機構，包括定平臺1、動平臺6、以及連接這兩個平臺的驅動分支機構和靜力平衡裝置。

驅動分支機構為三個，其結構相同、均勻對稱布置在定平臺1與動平臺6間，通過聯動實現動平臺6的橫搖、縱搖和升降運動。

靜力平衡裝置設置在三個驅動分支機構的中心，同時連接定平臺1與動平臺6的中心，用于平衡動平臺6和負載部分重力。