CN103035159B - 双并联式重载静平衡运动模拟台 - Google Patents
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Abstract
一种双并联式重载静平衡运动模拟台，其主要包括运动平台、基础平台、承重平台、六条结构完全相同的驱动分支和三条结构完全相同的承重分支。运动平台、基础平台和连接这两个平台的驱动分支构成并联驱动机构。承重平台、基础平台和连接这两个平台的承重分支构成并联承重机构。上述六条驱动分支为UPS结构，由电动缸、第一球铰和万向铰组成。上述三条承重分支为SPR结构，由平衡液压缸或平衡气缸、第二球铰和转动关节组成。承重平台通过第三球铰与运动平台连接。本发明承载能力强，动态响应速度快，控制简单，适用于室内和野外环境，同时也减小了由承重机构引起的额外负载。
Description
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别涉及一种并联运动模拟台。
背景技术
常见六自由度并联运动模拟台由六个可伸缩连杆、一个基座和一个运动平台构成。伸缩连杆由电动缸或液压缸组成。当伸缩杆为电动缸时，模拟台具有过载能力强、易实现高精度伺服控制等优点，但其输出力有限，不能够对飞机、舰船等大型设备的运动进行模拟；当伸缩杆为液压缸时，模拟台能够承受重载，但是液压系统体积大、元件易泄漏、维护成本高、对温度敏感等缺点限制了其在并联运动模拟台中的应用。
飞机、舰船等大型设备的不断发展，对并联运动模拟台的承载能力、动态响应及控制精度提出了更高的要求。然而，电动机功率有限，不能承受重载，液压系统也存在一些难以克服的缺点，这在很大程度上限制了并联运动模拟台的发展。为解决上述问题，中国专利200820004705.0公开了一种大负载六自由电动平台，该机构包括六个电动缸和至少三个气缸，用以模拟飞机、坦克等运动。但其运动平台绕垂直于运动平台表面的轴线转动时，三个气缸会产生一个绕该轴转动的附加力矩，这增加了电动缸的负载。中国专利03150629.1公开了一种高压气动重力平衡式空间运动模拟器，机构适用于需要大幅值升沉运动的运动模拟器。但其负载主要由并联机构承担，承载能力没有提高。中国专利201110107998.1公布了一种具有机械容错功能的大型重载模拟器，采用三十二个冗余驱动电机，增强了承载里和驱动力，且当地位对等的冗余驱动源之间不同步或发生故障时，系统可以继续工作，使系统的安全性和可靠性得到保证。但机械结构复杂，同时控制三十二个冗余驱动电机，增大了控制的难度。中国专利98102675.3公布了一种具有重量支承致动器的模拟器，采用七个致动器驱动平台运动，具有较高的承载能力，但七个致动器构成冗余驱动，需实时检测系统压力进行控制，增加了控制的难度和成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有高承载能力、高动态响应、静载平衡、控制简单的双并联式重载静平衡运动模拟台。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括运动平台、基础平台、承重平台、六条结构完全相同的驱动分支和三条结构完全相同的承重分支。运动平台、基础平台和连接这两个平台的驱动分支构成并联驱动机构。承重平台、基础平台和连接这两个平台的承重分支构成并联承重机构。上述六条驱动分支为UPS结构，由电动缸、第一球铰和万向铰组成，其中电动缸通过第一球铰与运动平台连接，并通过万向铰与基础平台连接。上述六个第一球铰中心点连线构成半对称六边形，上述六个万向铰中心点连线构成半对称六边形，六个第一球铰中心点连线构成的半对称六边形的短边与六个万向铰中心点连线构成的半对称六边形的长边对应。上述三条承重分支为SPR结构，由液压平衡缸或平衡气缸、第二球铰和转动关节组成，其中液压平衡缸或平衡气缸通过第二球铰与基础平台连接，并通过转动关节与承重平台连接，三条承重分支在上述承重平台周围均匀分布。该承重平台通过第三球铰与运动平台连接。
电动缸主要用来驱动运动平台和负载实现期望运动，平衡液压缸或平衡气缸用来承载运动平台和负载的重力。通过调节平衡液压缸或平衡气缸的推力，承重平台向运动平台提供一个略低于运动平台和负载的重力的作用力，可克服大部分运动平台和负载的重力，工作过程中平衡液压缸或平衡气缸的推力由蓄能器保持，不需对其进行控制。电动缸只需较小的力即可实现特定运动。运动平台绕垂直其表面轴线转动时，并联承重机构保持不动。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1 并联承重机构既能平衡运动平台和负载的重力又起到安全保护的作用。电动缸只需出较小的力即可实现运动平台和负载的期望运动，提高了运动模拟台机构的承载能力和动态响应速度。
2 承重平台与运动平台通过球铰连接，保证了运动平台做三维转动时，并联承重机构保持不动，避免三个承重分支产生转动力矩，同时也减小了机构的转动惯量。
3平衡液压缸或平衡气缸的推力通过蓄能器保持，运动模拟台工作过程中不需要对其控制，降低了控制的难度。
4环境温度变化时，平衡液压缸或平衡气缸压力的小范围变化不会影响运动模拟台的精度，室内野外均可实现高精度的运动。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意简图。
具体实施方式
在如图1所示六自由度重载静平衡并联运动模拟台的结构示意简图中，六条结构完全相同的驱动分支中的其中电动缸3通过第一球铰4与运动平台5连接，并通过万向铰2与基础平台1连接。上述六个第一球铰中心点连线构成半对称六边形，上述六个万向铰中心点连线构成半对称六边形，六个第一球铰中心点连线构成的半对称六边形的短边与六个万向铰中心点连线构成的半对称六边形的长边对应。三条结构完全相同的承重分支中的液压平衡缸9通过第二球铰10与基础平台连接，并通过转动关节8与承重平台7连接。上述三条结构完全相同的承重分支在承重平台周围均匀分布。上述承重平台通过第三球铰6与运动平台连接。
Claims (1)
1.一种双并联式重载静平衡运动模拟台，其主要包括运动平台、基础平台、承重平台、六条结构完全相同的驱动分支和三条结构完全相同的承重分支，其特征在于：上述六条驱动分支中的电动缸分别通过第一球铰与运动平台连接，并通过万向铰与基础平台连接，上述第一球铰中心点连线构成半对称六边形，上述万向铰中心点连线构成半对称六边形，第一球铰中心点连线构成的半对称六边形的短边与万向铰中心点连线构成的半对称六边形的长边对应，上述三条承重分支中的液压平衡缸或平衡气缸通过第二球铰与基础平台连接，并通过转动关节与承重平台连接，三条承重分支在上述承重平台周围均匀分布，该承重平台通过第三球铰与运动平台连接。
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