CN104678885B - 一种驱动正交布置的六自由度并联平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种驱动正交布置的六自由度并联平台,包括驱动电机、动平台、固定基座和连杆支链,所述的驱动电机分为两组,每组驱动电机在各自的固定平面内呈中心对称分布,第一组驱动电机的输出轴的轴线相互平行但不共面,第二组驱动电机的输出轴的轴线处于同一平面内,两组驱动电机的输出轴的轴线相互正交;所述连杆支链分为两组,每组连杆支链均中心对称连接在动平台上,但各连杆支链不相交于一点;每组连杆支链通过转动副与驱动电机连接,通过球铰或虎克铰与动平台连接,每个连杆支链由多段连杆组成,各段连杆之间通过球铰或虎克铰连接。本发明承载能力强、解耦计算简单、工作空间大、可提高系统刚性和动态响应特性,同时具有传动系统简单、驱动控制容易、制造成本和维护费用低、系统污染少的优点。

Description

一种驱动正交布置的六自由度并联平台
技术领域
[0001] 本发明涉及机构学领域的并联平台,尤其涉及一种驱动正交布置的六自由度并联 平台。
背景技术
[0002] 并联机构与串联机构相比具有精度高、承载能力强、刚度大、结构稳定等优点,在 理论和实际工作中应用较为广泛。目前应用较多的并联机构,多数构型属于Stewart平台。 对于这类结构的并联平台,通常采用将驱动布置在同一平面(连接支链位于动平台的下方, 如固定基座上),对于多自由度的Stewart结构,这种布置方式,使得驱动力高度耦合,解耦 计算较为困难,从而也增加了平台的控制难度;将驱动器固定在运动平台上也影响系统的 响应特性。另外,由于机构布置的限制,现有的此类并联平台多是采用大型伺服油缸驱动, 并配备大型储能装置,设备结构较大,制造维护费用较高,液压油的泄露易造成环境污染; 由于液压缸本身刚度相对较低,动态响应延迟较大,影响系统整体的刚度。对于采用直线驱 动器驱动的并联平台,传动系统需配备滚珠丝杠、滑块、导轨等,无疑增加了系统的装配难 度、精度要求和制造成本。
发明内容
[0003] 针对上述现有技术存在的问题,本发明提供本发明针对现有技术中存在的不足, 提供了一种驱动正交布置的六自由度并联平台。
[0004] 为解决上述问题,本发明采用的技术方案是:一种驱动正交布置的六自由度并联 平台,包括驱动电机、动平台、固定基座和连杆支链,所述的驱动电机分为两组,第一组驱动 电机的输出轴的轴线相互平行但不共面,第二组驱动电机的输出轴的轴线处于同一平面 内,两组驱动电机的输出轴的轴线相互正交;所述的连杆支链分为两组,第一组连杆支链的 一端通过转动副与第一组驱动电机的输出轴连接,另一端通过球铰或虎克铰与动平台连 接,第二组连杆支链的一端通过转动副与第二组驱动电机的输出轴连接,另一端通过球铰 或虎克铰与动平台连接;所述的连杆支链由多段连杆组成,各段连杆之间通过球铰或虎克 铰连接,与驱动电机连接的连杆具有平面内的转动,其余连杆具有空间内的转动。
[0005] 进一步,所述的第一组驱动电机和第二组驱动电机在各自的固定平面内呈中心对 称分布,所述的第一组连杆支链和第二组连杆支链与动平台连接的球铰或虎克铰均中心对 称连接在动平台上,但各连杆支链不相交于一点。
[0006] 进一步,所述的驱动电机共六个,分成两组,第一组驱动电机和第二组驱动电机各 三个;第一组驱动电机和第二组驱动电机固定在相互平行的两个平面内;第一组连杆支链 与第一组驱动电机的输出轴、第二组连杆支链与第二组驱动电机的输出轴均采用转动副连 接;所述的连杆支链可由两段连杆组成,与驱动电机的输出轴通过转动副连接的连杆,可以 实现所在固定平面内的转动,与动平台铰接的连杆可以实现空间平面内的转动。
[0007]有益效果:本发明的六自由度并联平台与现有技术相比,具有以下优点:两组驱动 电机的to出轴线正交布置,可分别承受运动过程中产生的力和转矩,驱动的正交布置可简 化解耦计算;连杆支链具有平面和空间内的转动,可增大动平台的工作空间;采用电机驱动 并固定于固定基座上而非动平台上,可提高系统刚性和动态响应特性,驱动电机与连杆支 链采用统一的转动副连接,避免了复杂的传动系统,驱动控制容易,装配简单,系统污染少, 降低了制造成本和维护费用。
附图说明
[0008]图1为本发明的驱动正交布置的六自由度并联平台的结构图;
[0009]图中:1-1、第一组驱动电机;1-2、第二组驱动电机;2、动平台;3、固定基座;4-1、第 一组连杆支链;4-2、第二组连杆支链;5-1、第一输出轴;5-2、第二输出轴;6-1、第一球铰;6- 2、第二球铰;7-1、第一连杆球铰;7-2、第二连杆球铰。
具体实施方式
[0010] 下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0011]如图1所示,一种驱动正交布置的六自由度并联平台,包括驱动电机、动平台2、固 定基座3和连杆支链,所述的驱动电机共6个,分为第一组驱动电机1-1和第二组驱动电机1-2,每组驱动电机各有3个驱动电机;第一组驱动电机1-1和第二组驱动电机卜2固定在相互 平行的两个平面内,每组驱动电机在各自的固定平面内呈中心对称分布;第一组驱动电机 1-1的第一输出轴5-1的轴线相互平行但不共面,第二组驱动电机1-2的第二输出轴5-2的轴 线处于同一平面内,第一组驱动电机1-1的第一输出轴5-1的轴线和第二组驱动电机1-2的 第二输出轴5-2的轴线相互正交。
[0012]所述的连杆支链共6个,分为第一组连杆支链4-1和第二组连杆支链4-2,每组连杆 支链各有3个连杆支链;第一组连杆支链4-1和第二组连杆支链4-2均中心对称连接在动平 台2上,但各连杆支链不相交于一点;第一组连杆支链4-1的一端通过转动副与第一组驱动 电机1-1的第一输出轴5_1连接,另一端通过第一球铰6-1与动平台2连接,第二组连杆支链 4- 2的一端通过转动副与第二组驱动电机1-2的第二输出轴5-2连接,另一端通过第二球铰 6-2与动平台2连接;
[0013] 第一组连杆支链4-1和第二组连杆支链4-2均由两段连杆组成,第一组连杆支链4-1的两段连杆通过第一连杆球铰7_1连接,第二组连杆支链4-2的两段连杆通过第二连杆球 铰7-2连接;与第一组驱动电机1-1的第一输出轴5-2和第二组驱动电机1-2的第二输出轴5-2连接的连杆在驱动作用下可实现平面内的转动,与动平台2连接的连杆可实现空间内的转 动。
[0014]第一组驱动电机1-1的第一输出轴5-1的轴线和第二组驱动电机1-2的第二输出轴 5- 2的轴线相互正交,从而可以简化解耦计算,同时可承受运动过程中产生的力和转矩;第 一组驱动电机1-1和第二组驱动电机1-2均固定于固定基座3上而不是动平台2上,可以减轻 动平台2的运动负载,提高系统刚性和动态响应特性;在第一组驱动电机1-1和第二组驱动 电机1-2的驱动作用下,第一组连杆支链4-1和第二组连杆支链4-2中与驱动电机的输出轴 连接的连杆实现所在平面内的转动,带动与动平台2连接的连杆实现空间内的转动,可增大 动平台2的工作空间;第一组驱动电机1-1和第二组驱动电机1-2与第一组连杆支链4-1和第 二组连杆支链4-2采用统一的转动副连接,避免了复杂的传动系统,驱动控制容易,装配简 单,系统污染少,可降低制造成本和维护费用。

Claims (2)

1. 一种驱动正交布置的六自由度并联平台,包括驱动电机、动平台、固定基座和连杆支 链,其特征在于:所述驱动电机分为两组,第一组驱动电机的输出轴的轴线相互平行但不共 面,第二组驱动电机的输出轴的轴线处于同一平面内,两组驱动电机的输出轴的轴线相互 正交;所述的连杆支链分为两组,第一组连杆支链的一端通过转动副与第一组驱动电机的 输出轴连接,另一端通过球铰或虎克铰与动平台连接,第二组连杆支链的一端通过转动副 与第二组驱动电机的输出轴连接,另一端通过球铰或虎克铰与动平台连接;所述的连杆支 链由多段连杆组成,各段连杆之间通过球铰或虎克铰连接,与驱动电机连接的连杆具有平 面内的转动,其余连杆具有空间内的转动。
2. 根据权利要求1所述的一种驱动正交布置的六自由度并联平台,其特征在于:所述的 第一组驱动电机和第二组驱动电机在各自的固定平面内呈中心对称分布,所述的第一组连 杆支链和第二组连杆支链与动平台连接的球铰或虎克铰均中心对称连接在动平台上,但各 连杆支链不相交于一点。
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