CN103274064A - 一种折叠式六自由度并联调姿平台 - Google Patents

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Abstract

一种折叠式六自由度并联调姿平台，其主要包括上平台、下平台以及连接这两个平台的结构完全相同的六条分支，六个分支两两一组，均匀分布。上述每个分支都包含一个主体分支和一个直线驱动分支，主体分支中的下连杆的一端通过万向铰与下平台连接，该下连杆的另一端通过转动副与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过球铰与上平台连接；直线驱动分支中的万向铰固定在与主体分支万向铰平行外侧的下平台上，电动缸的尾部与万向铰连接，电动缸的伸缩杆通过转动副与上述上连杆的一部位连接。本发明结构简单，能够折叠，机构具有较大的刚度，承载能力大，动力学性能优良。

Description

一种折叠式六自由度并联调姿平台
技术领域
本发明涉及一种并联机构，特别是一种并联调姿平台。
背景技术
TDI-CCD是基于对同一目标多次曝光，通过延迟积分的方法，大大增加了光能的收集。采用TDI-CCD器件作为焦平面探测器的卫星相机广泛应用在空间探测、航天遥感、微光夜视探测等领域。多级TDI-CCD卫星相机对地面同一目标曝光相当于积分时间延长，要想获得清晰的图像，必须在较长的时间内保持同步。卫星相机处于空间微振动环境，卫星平台的姿态变换、姿态稳定度和颤振都会导致图像的模糊，因此对卫星相机的姿态控制具有重要的意义。一般的串联调姿平台易于实现大转角、轻载调姿，不适用于对存在转动和移动自由度耦合的负载进行位姿调整。同时串联调姿平台在卫星发射阶段一般不能折叠，增加了发射成本和风险。相比之下，并联机构能够实现耦合补偿，同时易于实现折叠。被广泛应用的stewart机构，由于其驱动副为移动副，且其结构形式也不容易实现折叠。6-RUS和6-URS的驱动副为转动副，但由于其驱动直接安装在分支的关节上，动力学性能较差。
专利CN201020102862.2提出了一种少支链的六自由度并联机器人，由上平台、下平台和四个分支组成。该机构通过主动驱动伸缩杆驱动，机构的分支少，结构简单，但是机构不能够折叠，在非工作状态时体积大，增加了发射成本和风险。专利CN201210008038.4提出了一种可控机构式六自由度并联机器人平台，该发明采用六条分支来保证并联平台的六个自由度，采用闭环子链的形式来驱动，避免了各个分支既作承重链又做驱动链的弊端，有效的改变了平台的动力学性能。但该专利的六个分支为RUS结构，采用转动副作为驱动，而转动副位于下平台上，机构的动力学性能相比于移动副驱动的并联平台性能较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种整体刚度大、动力学性能优良的折叠式六自由度并联调姿平台。
本发明的技术方案如下：
本发明主要包括上平台、下平台以及连接这两个平台的结构完全相同的六条分支，这六个分支两两一组，均匀分布。上述每个分支都包含一个主体分支和一个直线驱动分支，主体分支中的下连杆的一端通过万向铰与下平台连接，该下连杆的另一端通过转动副与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过球铰与上平台连接；直线驱动分支中的万向铰固定在与主体分支万向铰平行外侧的下平台上，电动缸的尾部与万向铰连接，电动缸的伸缩杆通过转动副与上述上连杆的一部位连接。主体分支与下平台的铰链点和直线驱动分支与下平台的铰链点的连线通过下平台的中心点，主体分支和直线驱动分支万向铰的一个轴线共线且通过下平台的中心点，另一个轴线相互平行。
在航天器的发射阶段，该机构能够折叠到较低的工作位置，当航天器在轨运行进行拍摄任务时机构由折叠位置运动到工作位置。
本发明与现有的相关技术相比具有如下优点：
1、六个分支中的主体分支保证平台的六个自由度，六个分支中的直线驱动分支驱动并联平台运动。
2、并联调姿平台能够折叠到较低的位置，节省空间。
3、电动缸底部安装在下平台上，使得分支的转动惯性减小，分支的结构设计简化；移动副为驱动副，提高了系统的动态响应特性。
4、直线驱动分支和上连杆通过转动副铰接，与主体分支构成的闭环子链力学性能优良，增加了机构的整体刚度，提高了机构的承重能力大。
附图说明
图1为本发明立体示意简图；
图2为本发明折叠状态示意图。
具体实施方式
在图1所示的折叠式六自由度并联调姿平台示意图中，连接上平台1和下平台7的是结构完全相同的六条分支。六个分支两两一组，均匀分布。每个分支都包含一个主体分支和一个直线驱动分支。主体分支中的下连杆9的一端通过万向铰8与下平台连接，该下连杆的另一端通过转动副10与上连杆3的一端连接，该上连杆的另一端通过球铰2与上平台连接；直线驱动分支中的万向铰6固定在与主体分支万向铰平行外侧的下平台上，电动缸5的尾部与万向铰连接，电动缸的伸缩杆通过转动副4与上述上连杆的一部位连接。主体分支与下平台的铰链点和直线驱动分支与下平台的铰链点的连线通过下平台的中心点，主体分支和直线驱动分支万向铰的一个轴线共线且通过下平台的中心点，另一个轴线相互平行。
如图2所示，当平台在发射运输阶段时，平台能够折叠到较低的位置。

Claims (3)

1.一种折叠式六自由度并联调姿平台,其主要包括上平台、下平台以及连接这两个平台的结构完全相同的六条分支，这六个分支两两一组，均匀分布，其特征在于：上述每个分支都包含一个主体分支和一个直线驱动分支，主体分支中的下连杆的一端通过万向铰与下平台连接，该下连杆的另一端通过转动副与上连杆的一端连接，该上连杆的另一端通过球铰与上平台连接；直线驱动分支中的万向铰固定在与主体分支万向铰平行外侧的下平台上，电动缸的尾部与万向铰连接，电动缸的伸缩杆通过转动副与上述上连杆的一部位连接；主体分支与下平台的铰链点和直线驱动分支与下平台的铰链点的连线通过下平台的中心点，主体分支和直线驱动分支万向铰的一个轴线共线且通过下平台的中心点，另一个轴线相互平行。
2.根据权利要求1所述的并联机器人机构，其特征在于：直线驱动分支中的万向铰固定在与主体分支万向铰平行外侧的下平台上，电动缸的尾部与万向铰连接，电动缸的伸缩杆通过转动副与上述上连杆的一部位连接；直线驱动分支和上连杆通过转动副铰接，与主体分支构成闭环子链。
3.根据权利要求1所述的并联机器人机构，其特征在于：机构的驱动副为直线驱动分支中的移动副，其驱动形式可以为电动缸、液压缸或者其他直线驱动单元。
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