CN106679704A - 两自由度运动平台 - Google Patents

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王传峰
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M1/00—Testing static or dynamic balance of machines or structures
    • G01M1/12—Static balancing; Determining position of centre of gravity
    • G01M1/122—Determining position of centre of gravity

Abstract

本发明公开了一种两自由度运动平台，包括固定底座，旋转执行器、俯仰执行器、回转支撑轴承和折页铰链；其中，俯仰执行器设置在固定底座上，俯仰执行器的上方设置有旋转执行器，对应俯仰执行器和旋转执行器自由端的固定底座外侧设置一回转轴承；回转轴承通过旋转支撑轴承连接板与俯仰执行器的自由端连接，回转轴承通过旋转十字万向节与旋转执行器的旋转主轴前端连接；位于旋转执行器下方的支架上固定连接一折页铰链，折页铰链的后端固定在支架上，折页铰链的前端固定连接在旋转支撑轴承连接板上。本发明可使平台在竖直平面进行俯仰角的自由调节以及自身姿态的自由旋转调节，从而模拟实现运动物体的两自由度摆动，具有承受压力大、运动平稳、容易控制的特点。

Description

两自由度运动平台
技术领域
本发明涉及机械自动化技术领域，特别是一种两自由度运动平台。
背景技术
两自由度运动平台要求平台在水平面内具有绕两个坐标轴转动的自由度，在运动模拟、质心测试等领域应用比较广泛。目前国内已有的两自由度运动平台大都存在承载能力小、自动化程度不高、精度低的缺点。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种容易控制、运动平稳且自动化程度高的两自由度运动平台。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
两自由度运动平台，包括：固定底座，旋转执行器、俯仰执行器、回转支撑轴承和折页铰链；其中，俯仰执行器通过下铰链组件连接在固定底座上，俯仰执行器的上方设置有旋转执行器，在固定底座外侧即俯仰执行器的自由端和旋转执行器的自由端设置回转轴承；所述回转轴承通过旋转支撑轴承连接板与俯仰执行器的上铰链组件连接，回转轴承通过旋转十字万向节与旋转执行器的旋转主轴前端连接；位于旋转执行器下方的支架上固定连接一折页铰链，折页铰链的后端固定在支架上，折页铰链的前端固定连接在旋转支撑轴承连接板上。
上述两自由度运动平台，所述回转轴承包括回转轴承内圈和回转轴承外圈，其中，回转轴承外圈的侧端面通过旋转支撑轴承连接板与俯仰执行器的自由端连接，回转轴承内圈的侧端面通过旋转十字万向节与旋转执行器的旋转主轴前端连接，回转轴承内圈的内圆周面或者另一侧端面配装运动物体。
上述两自由度运动平台，所述俯仰执行器包括俯仰驱动装置、直线运动电动缸以及上铰链组件和下铰链组件，所述直线运动电动缸的上端部通过上铰链组件与旋转支撑轴承连接板相铰接，下端通过下铰链组件固定在固定底座上。
上述两自由度运动平台，所述折页铰链包含至少三轴折页，折页铰链轴向与旋转执行器的旋转主轴相垂直。
上述两自由度运动平台，所述旋转执行器包括旋转主轴、旋转驱动装置、旋转十字万向节和角度传感器，旋转执行器通过旋转主轴的两个轴承座固定在固定底座上，旋转驱动装置通过减速机连接旋转主轴内端，旋转主轴的外端固定连接旋转十字万向节的一端。
上述两自由度运动平台，所述旋转主轴设置有用于检测旋转主轴旋转角度的角度传感器。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明的俯仰执行器和旋转执行器为运动物体提供了两个方向的自由度，当回转轴承的内圈连接了模拟运动的物体时，便可使平台在竖直平面进行俯仰角的自由调节以及自身姿态的自由旋转调节，从而模拟实现运动物体的两自由度摆动。
本发明在支架与俯仰执行器之间设置的折页铰链能够对俯仰执行器的前端起到牵扯作用，防止俯仰执行器在作业过程中发生侧倾现象。
本发明具有承受压力大、运动平稳、容易控制的特点，可广泛应用于辅助设施等领域。
附图说明
图1是本发明的总装结构示意图；
图2是本发明所述两自由度运动装置的结构示意图；
图3是本发明所述两自由度运动装置另一角度的结构示意图；
图4为本发明另一状态的结构示意图。
其中：1.固定底座，2.俯仰执行器，201.直线运动电动缸，202.电机，203.上铰链组件，204.下铰链组件，3.旋转执行器，301.旋转十字万向节，302.旋转主轴，303.旋转角度传感器，304.旋转驱动装置，4.回转轴承，401.回转轴承内圈，402.回转轴承外圈，5.折页铰链。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
一种两自由度运动平台，其结构如图1和图4所示，包括固定底座1和支架，支架固定连接在固定底座上；固定底座上设置有俯仰执行器2，支架上设置有旋转执行器3，旋转执行器3位于俯仰执行器2正上方，支架外侧设置有回转轴承4，回转轴承4分别与俯仰执行器2、旋转执行器3以及用于模拟运动的运动物体连接。
俯仰执行器2调节运动物体在竖直平面的俯仰角，其结构如图2和图3所示，包括固定在铰座板上的俯仰驱动装置以及直线运动电动缸201，直线运动电动缸通过下铰链组件204固定在支架上。其中，俯仰驱动装置采用电机202，直线运动电动缸201通过万向节与回转轴承4连接。
上述万向节的一端与直线运动电动缸201的伸缩杆外端之间通过上铰链组件203固定连接，万向节的另一端通过旋转支撑轴承连接板固定在回转轴承上。
本发明中，为防止位于俯仰执行器2在运动过程中发生侧倾，在旋转执行器3下方的支架上固定连接一折页铰链5，折页铰链5包含至少三轴折页，折页铰链轴向与旋转执行器的旋转主轴相垂直。所述折页铰链5的后端固定在支架上，折页铰链5的前端固定连接在旋转支撑轴承连接板上。
旋转执行器3调节运动物体在单一平面内进行360°旋转，其结构如图2和图3所示，包括旋转驱动装置304、旋转主轴302和角度传感器303，角度传感器303用于检测旋转主轴的旋转角度。旋转执行器通过旋转主轴的两个轴承座固定在固定底座上，旋转驱动装置通过减速机连接旋转主轴内端，旋转主轴的外端通过旋转十字万向节301与回转轴承4连接。
回转轴承4包括回转轴承内圈401和回转轴承外圈402，回转轴承外圈402的侧端面与万向节之间通过旋转支撑轴承连接板连接，回转轴承内圈401的侧端面通过旋转十字万向节301与旋转执行器3的旋转主轴前端连接，回转轴承内圈的内圆周面或者另一侧端面配装运动物体。
本发明的工作原理为：俯仰执行器通过直线运动电动缸实现俯仰运动，旋转执行器通过驱动旋转主轴使回转支撑内圈产生旋转，从而使平台实现两自由度摆动。

Claims (6)

1.两自由度运动平台包括：固定底座（1）、俯仰执行器（2）、旋转执行器（3）、回转支撑轴承（4）和折页铰链（5）；其中，俯仰执行器（2）设置在固定底座上，俯仰执行器（2）的上方设置有旋转执行器（3），对应俯仰执行器（2）和旋转执行器（3）自由端的固定底座（1）外侧设置一配装运动物体的回转轴承（4）；所述回转轴承（4）通过旋转支撑轴承连接板与俯仰执行器（2）的自由端连接，回转轴承（4）通过旋转十字万向节（301）与旋转执行器（3）的旋转主轴前端连接；位于旋转执行器（3）下方的支架上固定连接一折页铰链（5），折页铰链（5）的后端固定在支架上，折页铰链（5）的前端固定连接在旋转支撑轴承连接板上。
2.根据权利要求1所述的两自由度运动平台，其特征在于：所述回转轴承（4）包括回转轴承内圈（401）和回转轴承外圈（402），其中，回转轴承外圈的侧端面通过旋转支撑轴承连接板与俯仰执行器（2）的自由端连接，回转轴承内圈的侧端面通过旋转十字万向节（301）与旋转执行器（3）的旋转主轴前端连接，回转轴承内圈的内圆周面或者另一侧端面配装运动物体。
3.根据权利要求1所述的两自由度运动平台，其特征在于：所述俯仰执行器（2）包括固定在铰座板上的俯仰驱动装置、直线运动电动缸（201）以及上铰链组件（203）和下铰链组件（204），所述直线运动电动缸的上端部通过上铰链组件与旋转支撑轴承连接板相铰接，下端通过下铰链组件固定在固定底座上。
4.根据权利要求1所述的两自由度运动平台，其特征在于：所述折页铰链（5）包含至少三轴折页，折页铰链轴向与旋转执行器（3）的旋转主轴相垂直。
5.根据权利要求1所述的两自由度运动平台，其特征在于：所述旋转执行器（3）包括旋转主轴（302）、旋转驱动装置（304）、旋转十字万向节（301）和角度传感器（303），旋转执行器通过旋转主轴的两个轴承座固定在固定底座上，旋转驱动装置（304）通过减速机连接旋转主轴（302）内端，旋转主轴（302）的外端固定连接旋转十字万向节（301）的一端。
6.根据权利要求5所自由度运动平台，其特征在于：所述旋转主轴（302）设置有用于检测旋转主轴旋转角度的角度传感器（303）。
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