CN104149931B - 一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，包括上平台、动平台、下平台、拽引系统、XY轴直线电机系统和Z轴直线电机系统；三个平台之间通过柔索和滑轮实现联动，且动平台上下的铰接点关于动平台的局部坐标系对称且距原点距离相等；在动平台相同铰接位置的两根柔索形成一个曵引循环系统，共组成两个曳引循环系统。本发明简化了正、逆并联机构的计算过程，控制柔索的位移实现动平台的摆动，使实际中计算更快、控制更加容易；滚珠直线电机能以较小的驱动力驱动柔索运动；整体平台加有配重系统，Z轴直线电机系统的驱动力也大大减小，提高了设备的工作效率；同时，上平台、动平台和下平台均中部开孔，增大了设备的摆动空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，尤其适用于模拟船用电梯横摇、纵摇和垂荡空间三自由度的工况模拟。
背景技术
并联机构具有：无累积误差，精度较高；驱动装置可置于上平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性，工作空间小等特点，在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到广泛应用，其出现在工业、军事等多个个领域。
并联机构受到运动副的约束、支链干涉、奇异位形、位姿耦合等因素影响。Stewart并联六自由摇摆台，作为一种典型的六自由度并联机构，能实现空间六个自由度的运动，在应用中具有重要地位。在实现过程中存在运动学正、逆解计算非常复杂，六个液压缸运动过程中存在耦合现象，控制算法复杂、提供液压泵站功率大，影响液压缸协同运行工作的可靠性和稳定性，导致设备响应速度慢，动作完成时间较长；六自由度并联机构结构复杂，设备成本高，设备的安装与调试工作量大；六自由度并联机构的工作空间较小。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，其结构简单、操控容易。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，包括上平台、动平台、下平台、拽引系统、XY轴直线电机系统和Z轴直线电机系统；
所述上平台和下平台位置水平，周侧通过桁架固定以保持相对位置始终不变，动平台位于上平台和下平台之间；初始位置时，以上平面的形心为原点O1定义三维坐标系X1Y1Z1，以动平台的形心为原点O2定义三维坐标系X2Y2Z2，以下平面的形心为原点O3定义三维坐标系X3Y3Z3，X1轴、X2轴和X3轴平行，Y1轴、Y2轴和Y3平行，Z1轴、Z2轴和Z3轴在同一条竖直线上，平面X1O1Y1和平面X2O2Y2的间距与平面X3O3Y3和平面X2O2Y2的间距相等；
所述上平台包括上平台支架，在上平台支架上设置有XZ上滑轮导向系统、YZ上滑轮导向系统、X滚珠直线电机和Y滚珠直线电机；
所述XZ上滑轮导向系统包括第一XZ上导向滑轮、第二XZ上导向滑轮、第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮、第六XZ上导向滑轮、第七XZ上导向滑轮和第八XZ上导向滑轮，相对Y1Z1面对称布置；其中第一XZ上导向滑轮和第八XZ上导向滑轮设置在上平台支架的下表面，第二XZ上导向滑轮、第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮、第六XZ上导向滑轮和第七XZ上导向滑轮设置在上平台支架的上表面，第一XZ上导向滑轮、第二XZ上导向滑轮、第七XZ上导向滑轮和第八XZ上导向滑轮的滑轮面位于竖直平面X1Z1内，第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮和第六XZ上导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述YZ上滑轮导向系统包括第一YZ上导向滑轮、第二YZ上导向滑轮、第三YZ上导向滑轮、第四YZ上导向滑轮、第五YZ上导向滑轮、第六YZ上导向滑轮、第七YZ上导向滑轮和第八YZ上导向滑轮，相对X1Z1面对称布置；其中第一YZ上导向滑轮和第八YZ上导向滑轮设置在上平台支架的下表面，第二YZ上导向滑轮、第三YZ上导向滑轮、第四YZ上导向滑轮、第五YZ上导向滑轮、第六YZ上导向滑轮和第七YZ上导向滑轮设置在上平台支架的上表面，第一YZ上导向滑轮、第二YZ上导向滑轮、第七YZ上导向滑轮和第八YZ上导向滑轮的滑轮面位于竖直平面Y1Z1内，第三YZ上导向滑轮、第四YZ上导向滑轮、第五YZ上导向滑轮和第六YZ上导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述动平台包括运动平台支架，在运动平台支架的上、下表面上以原点O2为中心均均匀设置有四个球铰，上表面按顺时针方向依次记为第一上球铰、第二上球铰、第三上球铰和第四上球铰，下表面按顺时针方向依次记为第一下球铰、第二下球铰、第三下球铰和第四下球铰；第一上球铰和第一下球铰位置相对，第二上球铰和第二下球铰位置相对，第三上球铰和第三下球铰位置相对，第四上球铰和第四下球铰位置相对；
所述下平台包括下平台支架，在下平台支架上设置有XZ下滑轮导向系统和YZ下滑轮导向系统；
所述XZ下滑轮导向系统包括第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮，相对Y3Z3面对称布置；其中第一XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮和第七XZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面X3Z3内，第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮和第六XZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述YZ下滑轮导向系统包括第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮，相对X3Z3面对称布置；其中第一YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮和第七YZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面Y3Z3内，第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮和第六YZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述拽引系统包括X拽引循环系统和Y拽引循环系统，X拽引循环系统包括上平台X拽引循环系统和下平台X拽引循环系统，所述Y拽引循环系统包括上平台Y拽引循环系统和下平台Y拽引循环系统；
所述上平台X拽引循环系统包括第二拽引柔索和XZ上滑轮导向系统，所述第二拽引柔索的一端与第一上球铰相连，另一端依次经过第一XZ上导向滑轮、第二XZ上导向滑轮、第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮、第六XZ上导向滑轮、第七XZ上导向滑轮和第八XZ上导向滑轮后，与第三上球铰相连；
所述上平台Y拽引循环系统包括第一拽引柔索和YZ上滑轮导向系统，所述第一拽引柔索的一端与第四上球铰相连，另一端依次经过第一YZ上导向滑轮、第二YZ上导向滑轮、第三YZ上导向滑轮、第四YZ上导向滑轮、第五YZ上导向滑轮、第六YZ上导向滑轮、第七YZ上导向滑轮和第八YZ上导向滑轮后，与第二上球铰相连；
在上平台支架上开上通孔，避免上平台支架对第二拽引柔索和第一拽引柔索的干涉；
所述下平台X拽引循环系统包括第四拽引柔索和XZ下滑轮导向系统，所述第四拽引柔索的一端与第一下球铰相连，另一端依次经过第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮后，与第三下球铰相连；
所述下平台Y拽引循环系统包括第三拽引柔索和YZ下滑轮导向系统，所述第三拽引柔索的一端与第四下球铰相连，另一端依次经过第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮后，与第二下球铰相连；
在下平台支架上开下通孔，避免下平台支架对第四拽引柔索和第三拽引柔索的干涉；
所述XY轴直线电机系统包括X滚珠直线电机和Y滚珠直线电机；所述X滚珠直线电机设置在第四XZ上导向滑轮和第五XZ上导向滑轮之间，对第二拽引柔索进行拽引；所述Y滚珠直线电机设置在第四YZ上导向滑轮和第五YZ上导向滑轮之间，对第一拽引柔索进行拽引；
所述Z轴直线电机系统包括直线电机、两根柔索、动滑轮组、配重系统和竖直导轨机构，所述配重系统包括配重块；所述两根柔索的一端与上平台连接，共同绕过动滑轮组后分开成两路，一路与直线电机相连，另一路与配重块相连，通过直线电机或配重块驱动上平台沿着竖直导轨机构往复移动。
Y拽引循环系统控制动平台绕着局部坐标系X2O2Y2的Y2轴转动，X拽引循环系统的控制动平台绕着局部坐标系X2O2Y2的X2轴转动，Z轴直线电机系统使上平台、动平台和下平台沿着Z2轴移动，总体实现三自由度摇摆系统。
优选的，所述上平台的中心开设上平台方孔，所述动平台的中心开设动平台方孔方孔，所述下平台的中心开设下平台方孔。开方孔可以增加设备的摆动空间。
优选的，所述上平台支架的上通孔为方孔，首先切开其中的三条边，然后向下弯折出下翼板，同时形成上通孔，所述下翼板用于安装位于上平台支架下表面的导向滑轮；所述下平台支架的下通孔为方孔，首先切开其中的三条边，然后向上弯折出上翼板，同时形成下通孔，所述上翼板用于安装位于下平台支架上表面的导向滑轮。
优选的，所述导向滑轮包括A型导向滑轮和B型导向滑轮；所述A型导向滑轮包括滑轮和滑轮支架，所述滑轮安装在滑轮支架上；所述B型导向滑轮包括A型导向滑轮和角架，滑轮支架固定在角架上。
优选的，所述第一拽引柔索、第二拽引柔索、第三拽引柔索、第四拽引柔索和柔索均为钢丝索。
优选的，所述球铰为球形铰或虎克铰。
Y拽引循环系统控制动平台绕着局部坐标系X2O2Y2的Y2轴转动，X拽引循环系统的控制动平台绕着局部坐标系X2O2Y2的X2轴转动，Z轴直线电机系统使上平台、动平台和下平台沿着Z2轴移动，总体实现三自由度摇摆系统。
有益效果：本发明提供的并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，与现有技术相比，具有如下优点：1、采用柔索代替传统液压缸控制动平台位姿，柔索形成曳引循环系统，在上平台上设置滚珠直线电机系统驱动柔索绕着局部坐标系X1O1Y1的X1轴或者Y1轴一个轴向或者两个轴向同时运动，Z直线电机系统控制整体平台上下移动，实现Z轴移动自由度，总体实现三自由摇摆系统；2、可以将配重系统安装在上平台的四个角点，以减小Z直线电机的驱动力；3、具有结构简单、工作空间大、易拆装、可重组、模块化程度高、负载能力强等特点；驱动装置只要以很小的驱动力就能控制动平台的位姿变化；4、动平台的球铰安装位置关于动平台的局部坐标系坐标轴对称，且距离坐标原点的长度相等；全对称的并联机构具有较好的各向同性，Y曳引循环系统控制动平台的局部坐标系的Y2轴转动，X曳引循环系统控制动平台的局部坐标系的X2轴转动，Z直线电机控制整体平台上下垂荡运动；三个方向运动相互独立，运动方程无耦合，控制系统容易设计，是一种结构简单、而且工作空间大、价格低廉的新一代机构，具有深远的理论意义和实际工程应用价值。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的正视结构示意图；
图3为本发明的俯视结构示意图；
图4为上平台的正视结构示意图；
图5为上平台的俯视结构示意图；
图6为动平台的正视结构示意图；
图7为动平台的俯视结示意图；
图8为B型导向滑轮的结构示意图；
图9为G型分布图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，包括上平台、动平台、下平台、拽引系统、XY轴直线电机系统和Z轴直线电机系统；柔索的一端与动平台球铰铰接或虎克铰铰接，并有序地绕过布置在上平台多个滑轮导向单元，另一端与动平台在一端铰接处相对称的位置通过球铰铰接或虎克铰铰接。动平台上下的铰接点关于动平台的局部坐标系对称且距原点距离相等。在动平台相同铰接位置的两根柔索形成一个曵引循环系统，共组成两个曳引循环系统。曳引循环系统中的柔索在滚珠直线电机驱动系统的驱动下一定范围内移动引起动平台的转动，从而实现动平台左右、前后的两个自由度摆动。Z直线电机系统带动整体平台上下运动，实现垂荡自由度。本发明简化了正、逆并联机构的计算过程，控制柔索的位移实现动平台的摆动，使实际中计算更快、控制更加容易。滚珠直线电机能以较小的驱动力驱动柔索运动；整体平台加有配重系统，Z直线电机系统的驱动力也大大减小，提高了设备的工作效率。同时，上平台、动平台和下平台均中部开孔，增大了设备的摆动空间。下面就本发明的具体实现加以说明。
如图1、图2、图3所示为一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台1，包括上平台30、动平台40、下平台50、拽引系统60、XY轴直线电机系统70和Z轴直线电机系统80。
所述上平台30和下平台50位置水平，周侧通过桁架100固定以保持相对位置始终不变，动平台40位于上平台30和下平台50之间；初始位置时，以上平面30的形心为原点O1定义三维坐标系X1Y1Z1，以动平台40的形心为原点O2定义三维坐标系X2Y2Z2，以下平面50的形心为原点O3定义三维坐标系X3Y3Z3，X1轴、X2轴和X3轴平行，Y1轴、Y2轴和Y3平行，Z1轴、Z2轴和Z3轴在同一条竖直线上，平面X1O1Y1和平面X2O2Y2的间距与平面X3O3Y3和平面X2O2Y2的间距相等。
如图4、图5所示，所述上平台30包括上平台支架31，在上平台支架31上设置有XZ上滑轮导向系统10、YZ上滑轮导向系统20、X滚珠直线电机71和Y滚珠直线电机72。
所述XZ上滑轮导向系统10包括第一XZ上导向滑轮11、第二XZ上导向滑轮12、第三XZ上导向滑轮13、第四XZ上导向滑轮14、第五XZ上导向滑轮15、第六XZ上导向滑轮16、第七XZ上导向滑轮17和第八XZ上导向滑轮18，相对Y1Z1面对称布置；其中第一XZ上导向滑轮11和第八XZ上导向滑轮18设置在上平台支架31的下表面，第二XZ上导向滑轮12、第三XZ上导向滑轮13、第四XZ上导向滑轮14、第五XZ上导向滑轮15、第六XZ上导向滑轮16和第七XZ上导向滑轮17设置在上平台支架31的上表面，第一XZ上导向滑轮11、第二XZ上导向滑轮12、第七XZ上导向滑轮17和第八XZ上导向滑轮18的滑轮面位于竖直平面X1Z1内，第三XZ上导向滑轮13、第四XZ上导向滑轮14、第五XZ上导向滑轮15和第六XZ上导向滑轮16的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型。
所述YZ上滑轮导向系统20包括第一YZ上导向滑轮21、第二YZ上导向滑轮22、第三YZ上导向滑轮23、第四YZ上导向滑轮24、第五YZ上导向滑轮25、第六YZ上导向滑轮26、第七YZ上导向滑轮27和第八YZ上导向滑轮28，相对X1Z1面对称布置；其中第一YZ上导向滑轮21和第八YZ上导向滑轮28设置在上平台支架31的下表面，第二YZ上导向滑轮22、第三YZ上导向滑轮23、第四YZ上导向滑轮24、第五YZ上导向滑轮25、第六YZ上导向滑轮26和第七YZ上导向滑轮27设置在上平台支架31的上表面，第一YZ上导向滑轮21、第二YZ上导向滑轮22、第七YZ上导向滑轮27和第八YZ上导向滑轮28的滑轮面位于竖直平面Y1Z1内，第三YZ上导向滑轮23、第四YZ上导向滑轮24、第五YZ上导向滑轮25和第六YZ上导向滑轮26的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型。
如图6、图7所示，所述动平台40包括运动平台支架42，在运动平台支架42的上、下表面上以原点O2为中心均均匀设置有四个球铰41，上表面按顺时针方向依次记为第一上球铰、第二上球铰、第三上球铰和第四上球铰，下表面按顺时针方向依次记为第一下球铰、第二下球铰、第三下球铰和第四下球铰；第一上球铰和第一下球铰位置相对，第二上球铰和第二下球铰位置相对，第三上球铰和第三下球铰位置相对，第四上球铰和第四下球铰位置相对。
所述下平台50结构设置与上平台30相似，包括下平台支架，在下平台支架上设置有XZ下滑轮导向系统和YZ下滑轮导向系统。
所述XZ下滑轮导向系统包括第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮，相对Y3Z3面对称布置；其中第一XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮和第七XZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面X3Z3内，第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮和第六XZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型。
所述YZ下滑轮导向系统包括第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮，相对X3Z3面对称布置；其中第一YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮和第七YZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面Y3Z3内，第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮和第六YZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型。
所述拽引系统60包括X拽引循环系统9和Y拽引循环系统8，X拽引循环系统9包括上平台X拽引循环系统和下平台X拽引循环系统，所述Y拽引循环系统8包括上平台Y拽引循环系统和下平台Y拽引循环系统。
所述上平台X拽引循环系统包括第二拽引柔索62和XZ上滑轮导向系统10，所述第二拽引柔索62的一端与第一上球铰相连，另一端依次经过第一XZ上导向滑轮11、第二XZ上导向滑轮12、第三XZ上导向滑轮13、第四XZ上导向滑轮14、第五XZ上导向滑轮15、第六XZ上导向滑轮16、第七XZ上导向滑轮17和第八XZ上导向滑轮18后，与第三上球铰相连。
所述上平台Y拽引循环系统包括第一拽引柔索61和YZ上滑轮导向系统20，所述第一拽引柔索61的一端与第四上球铰相连，另一端依次经过第一YZ上导向滑轮21、第二YZ上导向滑轮22、第三YZ上导向滑轮23、第四YZ上导向滑轮24、第五YZ上导向滑轮25、第六YZ上导向滑轮26、第七YZ上导向滑轮27和第八YZ上导向滑轮28后，与第二上球铰相连。
在上平台支架31上开上通孔312，避免上平台支架31对第二拽引柔索62和第一拽引柔索61的干涉。
所述下平台X拽引循环系统包括第四拽引柔索64和XZ下滑轮导向系统，所述第四拽引柔索64的一端与第一下球铰相连，另一端依次经过第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮后，与第三下球铰相连。
所述下平台Y拽引循环系统包括第三拽引柔索63和YZ下滑轮导向系统，所述第三拽引柔索63的一端与第四下球铰相连，另一端依次经过第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮后，与第二下球铰相连。
在下平台支架上开下通孔，避免下平台支架对第四拽引柔索64和第三拽引柔索63的干涉。
所述XY轴直线电机系统70包括X滚珠直线电机71和Y滚珠直线电机72；所述X滚珠直线电机71设置在第四XZ上导向滑轮14和第五XZ上导向滑轮15之间，对第二拽引柔索62进行拽引；所述Y滚珠直线电机72设置在第四YZ上导向滑轮24和第五YZ上导向滑轮25之间，对第一拽引柔索61进行拽引。
所述Z轴直线电机系统80包括直线电机82、两根柔索65、动滑轮组81、配重系统90和竖直导轨机构110，所述配重系统90包括配重块91；所述两根柔索65的一端与上平台30连接，通过绕过动滑轮组81后分开成两路，一路与直线电机82相连，另一路与配重块90相连，通过直线电机82或配重块90驱动上平台30沿着竖直导轨机构110往复移动；通过竖直导轨系统防止整个装置在运动中的不平衡摆动，动滑轮组81安装在上平台30正上方的四个对应角点位置。
所述上平台30的中心开设上平台方孔311，所述动平台40的中心开设动平台方孔方孔43，所述下平台50的中心开设下平台方孔。
所述上平台支架31的上通孔312为方孔，首先切开其中的三条边，然后向下弯折出下翼板313，同时形成上通孔312，所述下翼板313用于安装位于上平台支架31下表面的导向滑轮；所述下平台支架的下通孔为方孔，首先切开其中的三条边，然后向上弯折出上翼板，同时形成下通孔，所述上翼板用于安装位于下平台支架上表面的导向滑轮。
如图8所示，所述导向滑轮包括A型导向滑轮6和B型导向滑轮7；所述A型导向滑轮6包括滑轮4和滑轮支架3，所述滑轮4安装在滑轮支架3上；所述B型导向滑轮7包括A型导向滑轮6和角架5，滑轮支架3固定在角架5上。
所述第一拽引柔索61、第二拽引柔索62、第三拽引柔索63、第四拽引柔索64和柔索65均为钢丝索。
本结构中，Y拽引循环系统8中的第一拽引柔索61与X拽引循环系统9中的第二拽引柔索62作为位姿控制的控制者，第一拽引柔索61在X滚珠直线电机71的驱动下沿着X1轴一定范围内按指定运动规律往复运动，第一拽引柔索61移动过程中造成上平台30与动平台40的之间的第一拽引柔索61长度不一致，引起动平台40的左右偏摆，控制动平台40绕着Y2轴一定角度范围按设计要求运动规律内摆动；第二拽引柔索62在Y滚珠直线电机72的驱动下沿着Y1轴一定范围内按指定运动规律往复运动，第二拽引柔索62移动过程中造成上平台30与动平台40的之间的第二拽引柔索62长度不一致，引起动平台40的前后偏摆，控制动平台40绕着X2轴一定角度范围按设计要求运动规律内摆动。可在下平台50安装两套柔索张紧装置，以适应动平台40摆动过程中第三拽引柔索63和第四拽引柔索64的长度变化响应。Z轴直线电机系统80工作，使上平台30、动平台40和下平台50沿着Z2轴移动，总体实现三自由摇摆系统。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台(1)，其特征在于：包括上平台(30)、动平台(40)、下平台(50)、拽引系统(60)、XY轴直线电机系统(70)和Z轴直线电机系统(80)；
所述上平台(30)和下平台(50)位置水平，周侧通过桁架(100)固定以保持相对位置始终不变，动平台(40)位于上平台(30)和下平台(50)之间；初始位置时，以上平台(30)的形心为原点O1定义三维坐标系X1Y1Z1，以动平台(40)的形心为原点O2定义三维坐标系X2Y2Z2，以下平台(50)的形心为原点O3定义三维坐标系X3Y3Z3，X1轴、X2轴和X3轴平行，Y1轴、Y2轴和Y3平行，Z1轴、Z2轴和Z3轴在同一条竖直线上，平面X1O1Y1和平面X2O2Y2的间距与平面X3O3Y3和平面X2O2Y2的间距相等；
所述上平台(30)包括上平台支架(31)，在上平台支架(31)上设置有XZ上滑轮导向系统(10)、YZ上滑轮导向系统(20)、X滚珠直线电机(71)和Y滚珠直线电机(72)；
所述XZ上滑轮导向系统(10)包括第一XZ上导向滑轮(11)、第二XZ上导向滑轮(12)、第三XZ上导向滑轮(13)、第四XZ上导向滑轮(14)、第五XZ上导向滑轮(15)、第六XZ上导向滑轮(16)、第七XZ上导向滑轮(17)和第八XZ上导向滑轮(18)，相对Y1Z1面对称布置；其中第一XZ上导向滑轮(11)和第八XZ上导向滑轮(18)设置在上平台支架(31)的下表面，第二XZ上导向滑轮(12)、第三XZ上导向滑轮(13)、第四XZ上导向滑轮(14)、第五XZ上导向滑轮(15)、第六XZ上导向滑轮(16)和第七XZ上导向滑轮(17)设置在上平台支架(31)的上表面，第一XZ上导向滑轮(11)、第二XZ上导向滑轮(12)、第七XZ上导向滑轮(17)和第八XZ上导向滑轮(18)的滑轮面位于竖直平面X1Z1内，第三XZ上导向滑轮(13)、第四XZ上导向滑轮(14)、第五XZ上导向滑轮(15)和第六XZ上导向滑轮(16)的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述YZ上滑轮导向系统(20)包括第一YZ上导向滑轮(21)、第二YZ上导向滑轮(22)、第三YZ上导向滑轮(23)、第四YZ上导向滑轮(24)、第五YZ上导向滑轮(25)、第六YZ上导向滑轮(26)、第七YZ上导向滑轮(27)和第八YZ上导向滑轮(28)，相对X1Z1面对称布置；其中第一YZ上导向滑轮(21)和第八YZ上导向滑轮(28)设置在上平台支架(31)的下表面，第二YZ上导向滑轮(22)、第三YZ上导向滑轮(23)、第四YZ上导向滑轮(24)、第五YZ上导向滑轮(25)、第六YZ上导向滑轮(26)和第七YZ上导向滑轮(27)设置在上平台支架(31)的上表面，第一YZ上导向滑轮(21)、第二YZ上导向滑轮(22)、第七YZ上导向滑轮(27)和第八YZ上导向滑轮(28)的滑轮面位于竖直平面Y1Z1内，第三YZ上导向滑轮(23)、第四YZ上导向滑轮(24)、第五YZ上导向滑轮(25)和第六YZ上导向滑轮(26)的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述动平台(40)包括运动平台支架(42)，在运动平台支架(42)的上、下表面上以原点O2为中心均匀设置有四个球铰(41)，上表面按顺时针方向依次记为第一上球铰、第二上球铰、第三上球铰和第四上球铰，下表面按顺时针方向依次记为第一下球铰、第二下球铰、第三下球铰和第四下球铰；第一上球铰和第一下球铰位置相对，第二上球铰和第二下球铰位置相对，第三上球铰和第三下球铰位置相对，第四上球铰和第四下球铰位置相对；
所述下平台(50)包括下平台支架，在下平台支架上设置有XZ下滑轮导向系统和YZ下滑轮导向系统；
所述XZ下滑轮导向系统包括第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮，相对Y3Z3面对称布置；其中第一XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮和第七XZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面X3Z3内，第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮和第六XZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述YZ下滑轮导向系统包括第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮，相对X3Z3面对称布置；其中第一YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮和第七YZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面Y3Z3内，第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮和第六YZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；
所述拽引系统(60)包括X拽引循环系统(9)和Y拽引循环系统(8)，X拽引循环系统(9)包括上平台X拽引循环系统和下平台X拽引循环系统，所述Y拽引循环系统(8)包括上平台Y拽引循环系统和下平台Y拽引循环系统；
所述上平台X拽引循环系统包括第二拽引柔索(62)和XZ上滑轮导向系统(10)，所述第二拽引柔索(62)的一端与第一上球铰相连，另一端依次经过第一XZ上导向滑轮(11)、第二XZ上导向滑轮(12)、第三XZ上导向滑轮(13)、第四XZ上导向滑轮(14)、第五XZ上导向滑轮(15)、第六XZ上导向滑轮(16)、第七XZ上导向滑轮(17)和第八XZ上导向滑轮(18)后，与第三上球铰相连；
所述上平台Y拽引循环系统包括第一拽引柔索(61)和YZ上滑轮导向系统(20)，所述第一拽引柔索(61)的一端与第四上球铰相连，另一端依次经过第一YZ上导向滑轮(21)、第二YZ上导向滑轮(22)、第三YZ上导向滑轮(23)、第四YZ上导向滑轮(24)、第五YZ上导向滑轮(25)、第六YZ上导向滑轮(26)、第七YZ上导向滑轮(27)和第八YZ上导向滑轮(28)后，与第二上球铰相连；
在上平台支架(31)上开上通孔(312)，避免上平台支架(31)对第二拽引柔索(62)和第一拽引柔索(61)的干涉；
所述下平台X拽引循环系统包括第四拽引柔索(64)和XZ下滑轮导向系统，所述第四拽引柔索(64)的一端与第一下球铰相连，另一端依次经过第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮后，与第三下球铰相连；
所述下平台Y拽引循环系统包括第三拽引柔索(63)和YZ下滑轮导向系统，所述第三拽引柔索(63)的一端与第四下球铰相连，另一端依次经过第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮后，与第二下球铰相连；
在下平台支架上开下通孔，避免下平台支架对第四拽引柔索(64)和第三拽引柔索(63)的干涉；
所述XY轴直线电机系统(70)包括X滚珠直线电机(71)和Y滚珠直线电机(72)；所述X滚珠直线电机(71)设置在第四XZ上导向滑轮(14)和第五XZ上导向滑轮(15)之间，对第二拽引柔索(62)进行拽引；所述Y滚珠直线电机(72)设置在第四YZ上导向滑轮(24)和第五YZ上导向滑轮(25)之间，对第一拽引柔索(61)进行拽引；
所述Z轴直线电机系统(80)包括直线电机(82)、两根柔索(65)、动滑轮组(81)、配重系统(90)和竖直导轨机构(110)，所述配重系统(90)包括配重块(91)；所述两根柔索(65)的一端与上平台(30)连接，共同绕过动滑轮组(81)后分开成两路，一根与直线电机(82)相连，另一根与配重块(91)相连，通过直线电机(82)或配重块(91)驱动上平台(30)沿着竖直导轨机构(110)往复移动。
2.根据权利要求1所述的并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台(1)，其特征在于：所述上平台(30)的中心开设上平台方孔(311)，所述动平台(40)的中心开设动平台方孔方孔(43)，所述下平台(50)的中心开设下平台方孔。
3.根据权利要求1所述的并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台(1)，其特征在于：所述上平台支架(31)的上通孔(312)为方孔，首先切开其中的三条边，然后向下弯折出下翼板(313)，同时形成上通孔(312)，所述下翼板(313)用于安装位于上平台支架(31)下表面的导向滑轮；所述下平台支架的下通孔为方孔，首先切开其中的三条边，然后向上弯折出上翼板，同时形成下通孔，所述上翼板用于安装位于下平台支架上表面的导向滑轮。
4.根据权利要求1所述的并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台(1)，其特征在于：所述导向滑轮包括A型导向滑轮(6)和B型导向滑轮(7)；所述A型导向滑轮(6)包括滑轮(4)和滑轮支架(3)，所述滑轮(4)安装在滑轮支架(3)上；所述B型导向滑轮(7)包括A型导向滑轮(6)和角架(5)，滑轮支架(3)固定在角架(5)上。
5.根据权利要求1所述的并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台(1)，其特征在于：所述第一拽引柔索(61)、第二拽引柔索(62)、第三拽引柔索(63)、第四拽引柔索(64)和柔索(65)均为钢丝索。
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Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN85102109A (zh) * | 1985-04-01 | 1986-08-13 | 大连冷冻机厂 | 一种单层台面三维复合摇摆装置 |
| CN101417693A (zh) * | 2008-11-14 | 2009-04-29 | 大连船舶重工集团有限公司 | 一种海洋工程模块整体吊装方法 |
| CN101858820A (zh) * | 2010-06-09 | 2010-10-13 | 北京市星光凯明动感仿真模拟器中心 | 高精度二自由度稳定平台 |
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