[發(fā)明專利]一種具有空間雙驅(qū)動(dòng)折疊分支的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810229250.0
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108214467A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙鐵石;王唱;李二偉;李樹欣
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種具有空間雙驅(qū)動(dòng)折疊分支的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其包括下平臺、上平臺、連接這兩個(gè)平臺的三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的折疊分支和六個(gè)驅(qū)動(dòng)缸，每個(gè)折疊分支均由下構(gòu)件、上構(gòu)件構(gòu)成，下構(gòu)件一端通過第一萬向鉸與下平臺連接，下構(gòu)件的另一端通過第一球鉸與上構(gòu)件一端連接，上構(gòu)件另一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺連接；每個(gè)折疊分支具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，局部構(gòu)成一個(gè)帶兩個(gè)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)上平臺的六維運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明在垂直方向可折疊，折疊后豎直方向的高度較低，占用空間小；同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)較大的升沉運(yùn)動(dòng)，滿足六自由度的工作要求，機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、易于驅(qū)動(dòng)，可應(yīng)用于艦載穩(wěn)定平臺、運(yùn)動(dòng)模擬臺等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種并聯(lián)機(jī)構(gòu)，特別是一種六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

運(yùn)動(dòng)模擬臺及艦載穩(wěn)定平臺等領(lǐng)域的主要機(jī)構(gòu)對象為并聯(lián)機(jī)構(gòu)，并且一般要求具有六個(gè)自由度。對于運(yùn)動(dòng)模擬臺，現(xiàn)有技術(shù)一般機(jī)構(gòu)高度較高且升沉工作空間小，在達(dá)到大升沉的指標(biāo)下，相應(yīng)會提高平臺的高度，造成小尺寸要求與大工作空間要求之間的矛盾。對于艦載并聯(lián)穩(wěn)定平臺，由于艦船安裝空間的限制對穩(wěn)定平臺的體積、重量都有較為苛刻的要求，而艦船在海浪中六自由度的運(yùn)動(dòng)會導(dǎo)致穩(wěn)定平臺在垂直方向上會產(chǎn)生較大的升沉，傳統(tǒng)的六自由度穩(wěn)定平臺難以對其進(jìn)行補(bǔ)償，所以要設(shè)計(jì)一種能夠?qū)Υ怪狈较蜉^大位移補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)機(jī)構(gòu)。專利號為CN201620085926.X的中國專利提出了一種含有塔形收縮分支的六自由度并聯(lián)調(diào)姿隔振平臺，該專利中的三個(gè)收縮分支為剪叉型機(jī)構(gòu)，中間帶有一個(gè)助力彈簧，通過驅(qū)動(dòng)剪叉機(jī)構(gòu)最下面兩個(gè)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)剪叉機(jī)構(gòu)的升沉，該發(fā)明具有有六自由度但是結(jié)較復(fù)雜。專利號為CN201610644836.4的中國專利提出了一種具有雙驅(qū)動(dòng)交叉折疊分支的并聯(lián)穩(wěn)定接貨平臺，其通過折疊特性能夠?qū)崿F(xiàn)較大的升沉，但是其水平移動(dòng)的工作空間較小。專利號為CN201310166550.6的中國專利提出的一種折疊式六自由度并聯(lián)調(diào)姿平臺由六個(gè)分支，每個(gè)分支上由一個(gè)驅(qū)動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，雖然該機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)折疊特性，但是分支較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械結(jié)構(gòu)緊湊、剛度好、易于驅(qū)動(dòng)、占用空間小、能夠?qū)崿F(xiàn)較大的升沉運(yùn)動(dòng)并滿足六自由度的工作要求的具有空間雙驅(qū)動(dòng)折疊分支的六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明包括下平臺、上平臺、連接這兩個(gè)平臺的三個(gè)結(jié)構(gòu)相同的折疊分支和六個(gè)驅(qū)動(dòng)缸，下平臺為平板或框架式結(jié)構(gòu)，每個(gè)折疊分支均包括下構(gòu)件和上構(gòu)件，下構(gòu)件和上構(gòu)件均為梯形或三角形，其中下構(gòu)件寬的一端通過第一萬向鉸與下平臺連接，第一萬向鉸的第一個(gè)轉(zhuǎn)軸垂直于下平臺臺面，第二個(gè)轉(zhuǎn)軸平行于上平臺臺面并設(shè)在下構(gòu)件的底邊，下構(gòu)件窄的一端通過第一球鉸與上構(gòu)件窄的一端連接，第一球鉸為關(guān)節(jié)球軸承或者三個(gè)正交的轉(zhuǎn)動(dòng)副；上構(gòu)件寬的一端通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺連接，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副的軸線與上構(gòu)件的邊平行，并且軸線與上平臺邊線平行；三個(gè)折疊分支繞下平臺中心線均布。為實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的工作特性，要求三個(gè)折疊分支的第一球鉸均靠近下平臺中心線，即折疊分支的肘向內(nèi)拐；三個(gè)折疊分支均由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)缸對稱設(shè)置在折疊分支兩側(cè)，驅(qū)動(dòng)缸的缸筒的一端通過第二萬向鉸與下平臺連接，驅(qū)動(dòng)缸輸出桿端通過第二球鉸與該折疊分支的上構(gòu)件的中部或中部兩側(cè)連接，構(gòu)成空間雙驅(qū)動(dòng)折疊分支；三個(gè)折疊分支的第一萬向鉸繞下平臺均勻布置，第一轉(zhuǎn)動(dòng)副繞上平臺均勻布置。

為輔助整個(gè)機(jī)構(gòu)由完全折疊狀態(tài)展開，在三個(gè)折疊分支的上構(gòu)件與上平臺之間設(shè)有彈簧助力裝置，彈簧助力裝置包括彈簧助力缸筒、彈簧和彈簧助力伸出桿，在上構(gòu)件平面上設(shè)有條形通孔，彈簧助力缸筒穿過條形通孔，其中部通過中部耳軸與上構(gòu)件鉸接，彈簧助力缸筒內(nèi)設(shè)有彈簧，彈簧的一端抵在彈簧助力缸筒上，彈簧的另一端抵在彈簧助力缸伸出桿上，彈簧助力伸出桿的伸出端通過彈簧助力上轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺鉸接。當(dāng)上平臺處于最低位時(shí)，彈簧助力缸中的彈簧處于壓緊狀態(tài)，上平臺升起的時(shí)候能夠提供上構(gòu)件與上平臺之間的起升輔助力，以改善關(guān)節(jié)及驅(qū)動(dòng)受力。

本發(fā)明的機(jī)構(gòu)學(xué)原理為：