CN107127740A - 基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统 - Google Patents

基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统，其包括上平台、中间固定平台、下平台、气缸装配体、气动肌肉、浮动支撑杆，上平台和下平台通过气动肌肉和浮动支撑杆连接，上平台和中间固定平台通过气缸装配体连接，中间固定平台和下平台通过气动肌肉连接。本发明可以同时实现多个平台的转动或者移动或者转动和移动多个自由度协同运动以及实现刚体并联机构、柔体并联机构、刚体与柔体并联、刚体与柔体并联机构的串联、刚体与柔体混联的机构转动、移动、浮动姿态的控制，柔顺性、功率/质量比大、结构紧凑，可用于工位机械手物体搬运、航天器空间姿态模拟、车辆虚拟现实模拟器等领域。

Description

基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统
技术领域
本发明属于仿生关节技术领域，涉及一种气动肌肉和气缸混联的浮动系统。
背景技术
刚体可以同时提供推力和拉力，柔体仅可以提供拉力，刚体容易对系统造成破坏，柔体则可以弥补这方面的缺陷，因此刚体与柔体的混联将成为未来一个重要的研究方向。
中国专利201410140825.3以三根均匀分布的气动肌肉外加一个气缸在中间作为支撑，仅可以实现指定平台的升降、横摇、纵摇，运动自由度和空间都受到极大的限制，故有较大改进空间。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统，本发明结构紧凑，干净、防爆等。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统，它包括：上平台1、中间固定平台13、下平台17、气缸装配体、气动肌肉、浮动支撑杆10；
所述的上平台1和所述的下平台17通过所述的气动肌肉和所述的浮动支撑杆10连接，所述的上平台1和所述的中间固定平台13通过所述的气缸装配体连接；所述的中间固定平台13和所述的下平台17通过所述的气动肌肉连接。
进一步的，所述的上平台1和所述的下平台17之间的气动肌肉为3个，所述的浮动支撑杆10为1根；所述的上平台1和所述的中间固定平台13之间的气缸装配体为3个，所述的中间固定平台13和所述的下平台17之间的气动肌肉为3个。
更进一步的，当所述的中间固定平台13固定、所述的上平台1和所述的下平台17转动时，各部件之间的连接如下：
所述的浮动支撑杆10两端分别与所述的上平台1、所述的下平台17铰接连接；
所述的气动肌肉的两端分别与所述的上平台1、所述的下平台17铰接连接，驱动所述的上平台1或者所述的下平台17转动或者移动或者转动和移动；
所述的气动肌肉与所述的中间固定平台13、所述的下平台17相连，驱动所述的下平台17转动或者移动或者转动和移动；
所述的气缸装配体一端与所述的中间固定平台13固定连接，另一端与所述的上平台1铰接连接，驱动所述的上平台1转动或者移动或者转动和移动。
更进一步的，所述的气缸装配体包括气缸43、底座44、固定轴45、轴承座46和轴承47，所述的底座44与所述的气缸43固定连接，两个所述的轴承47对称放置在两个所述的轴承座46上，所示的固定轴45穿过所述的底座44下端的孔，并对称地穿过两个所述的轴承47，将所述的气缸43、底座44、固定轴45、轴承座46和轴承47装配在一起，所述的轴承座46通过螺栓48与中间固定平台13连接。
本发明的有益效果是：
1.本发明利用多根气动肌肉与气缸混联驱动浮动平台，可以同时实现多个平台的转动或者移动或者转动和移动多个自由度协同运动；
2.本发明采用气缸并联、气动肌肉并联、气缸与气动肌肉并联、气缸与气动肌肉串联、气缸与气动肌肉混联，实现了刚体并联机构、柔体并联机构、刚体与柔体并联、刚体与柔体并联机构的串联、刚体与柔体混联的机构转动、移动、浮动姿态的控制；
3.本发明利用气动肌肉驱动具有较好的柔顺性、较大的功率/质量比、结构紧凑等优点。
附图说明
图1是气动肌肉与气缸混联的浮动系统俯视图；
图2是气动肌肉与气缸混联的浮动系统仰视图；
图3是气动肌肉与气缸混联的浮动系统爆炸图；
图4是气缸装配体爆炸图；
图中：上平台1、气缸装配体一2、气动肌肉一3、气动肌肉二4、气动肌肉三5、连接接头一6、连接接头二7、连接接头三8、气缸装配体二9、浮动支撑杆10、气缸装配体三11、气动肌肉四12、中间固定平台13、气动肌肉五14、气动肌肉六15、连接接头四16、下平台17、连接接头五18、连接接头六19、浮动球铰一20、连接接头七21、连接接头八22、气缸装配体一球铰23、连接接头二24、浮动球铰二25、气缸装配体二球铰26、连接接头十27、气缸装配体三球铰28、连接接头十一29、连接接头十二30、球铰一31、球铰二32、球铰三33、球铰四34、球铰五35、球铰六36、球铰七37、球铰八38、球铰九39、球铰十40、球铰十一41、球铰十二42、气缸43、底座44、固定轴45、轴承座46、轴承47、螺栓48。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本发明基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统包括：上平台1、气缸装配体一2、气动肌肉一3、气动肌肉二4、气动肌肉三5、连接接头一6、连接接头二7、连接接头三8、气缸装配体二9、浮动支撑杆10、气缸装配体三11、气动肌肉四12、中间固定平台13、气动肌肉五14、气动肌肉六15、连接接头四16、下平台17、连接接头五18、连接接头六19、浮动球铰一20、连接接头七21、连接接头八22、气缸装配体一球铰23、连接接头二24、浮动球铰二25、气缸装配体二球铰26、连接接头十27、气缸装配体三球铰28、连接接头十一29、连接接头十二30、球铰一31、球铰二32、球铰三33、球铰四34、球铰五35、球铰六36、球铰七37、球铰八38、球铰九39、球铰十40、球铰十一41、球铰十二42、气缸43、底座44、固定轴45、轴承座46、轴承47、螺栓48。
其中，浮动支撑杆10两端分别与上平台1与下平台17相连；气动肌肉一3、气动肌肉二4、气动肌肉四12三者的两端分别与上平台1与下平台17相连，驱动上平台1或者所述的下平台17转动或者移动或者转动和移动；气动肌肉三5、气动肌肉五14、气动肌肉六15两端分别与中间固定平台13与下平台17相连，驱动下平台17转动或者移动或者转动和移动；
气缸装配体一2、气缸装配体二9、气缸装配体三11两端分别与中间固定平台13和上平台1相连，驱动上平台1转动或者移动或者转动和移动。
上平台1和下平台17之间、中间固定平台13和下平台17之间的气动肌肉、上平台1和中间固定平台13之间的气缸装配体可以均匀分布，也可以不均匀分布。
本发明以上平台1、中间固定平台13、下平台17的转动均以中间固定平台13固定，为例说明各部件之间具体的连接关系，在实际控制过程中，各部件之间具体的连接关系根据安装固定的平台而变化。
气动肌肉一3一端通过连接接头七21、球铰六36与上平台1相连，另一端通过连接接头三8、球铰五35与下平台17相连，气动肌肉二4一端通过连接接头八22、球铰一31与上平台1相连，另一端通过连接接头一6、球铰三33与下平台17相连，气动肌肉三5一端通过连接接头二24、球铰二32与中间固定平台13相连，另一端通过连接接头二7、球铰四34与下平台17相连，气动肌肉四12一端通过连接接头十27、球铰七37与上平台1相连，另一端通过连接接头五18、球铰十一41与下平台17相连，气动肌肉五14一端通过连接接头十二30、球铰八38与中间固定平台13相连，另一端通过连接接头四16、球铰十40与下平台17相连，气动肌肉六15一端通过连接接头十一29、球铰九39与中间固定平台13相连，另一端通过连接接头六19、球铰十二42与下平台17相连；浮动支撑杆10一端通过浮动球铰二25与上平台1相连，另一端通过浮动球铰一20与下平台17相连；
气缸装配体一2一端通过气缸装配体一球铰23与上平台1相连，另一端与中间固定平台13相连，气缸装配体二9一端通过气缸装配体二球铰26与上平台1相连，另一端与中间固定平台13相连，气缸装配体三11一端通过气缸装配体二球铰28与上平台1相连，另一端与中间固定平台13相连。
以气缸装配体一2为例说明气缸装配体一2、气缸装配体二9、气缸装配体三11的固定和连接方式，如图4所示，底座44直接与气缸43连接，底座44同轴安装固定轴45，固定轴45同轴安装轴承座46和轴承47，轴承座46通过螺栓48与中间固定平台13连接。
本发明，通过控制各气缸和气动肌肉，实现浮动平台转动或者移动或者转动和移动的控制，可以用于工位机械手物体搬运、航天器空间姿态模拟、车辆虚拟现实模拟器等领域，并且可以实现精确的轨迹控制，本发明拥有其他气动肌肉与气缸浮动系统无法比拟的优势。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式中的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统，其特征在于，它包括：上平台(1)、中间固定平台(13)、下平台(17)、气缸装配体、气动肌肉、浮动支撑杆(10)；
所述的上平台(1)和所述的下平台(17)通过所述的气动肌肉和所述的浮动支撑杆(10)连接，所述的上平台(1)和所述的中间固定平台(13)通过所述的气缸装配体连接；所述的中间固定平台(13)和所述的下平台(17)通过所述的气动肌肉连接。
2.根据权利要求1所述的基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统，所述的上平台(1)和所述的下平台(17)之间的气动肌肉为3个，所述的浮动支撑杆(10)为1根；所述的上平台(1)和所述的中间固定平台(13)之间的气缸装配体为3个，所述的中间固定平台(13)和所述的下平台(17)之间的气动肌肉为3个。
3.根据权利要求1或2所述的基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统，当所述的中间固定平台(13)固定、所述的上平台(1)和所述的下平台(17)转动时，各部件之间的连接如下：
所述的浮动支撑杆(10)两端分别与所述的上平台(1)、所述的下平台(17)铰接连接；
所述的气动肌肉的两端分别与所述的上平台(1)、所述的下平台(17)铰接连接，驱动所述的上平台(1)或者所述的下平台(17)转动或者移动或者转动和移动。
所述的气动肌肉与所述的中间固定平台(13)、所述的下平台(17)相连，驱动所述的下平台(17)转动或者移动或者转动和移动；
所述的气缸装配体一端与所述的中间固定平台(13)固定连接，另一端与所述的上平台(1)铰接连接，驱动所述的上平台(1)转动或者移动或者转动和移动。
4.根据权利要求3所述的基于气动肌肉与气缸混联的浮动系统，所述的气缸装配体包括气缸(43)、底座(44)、固定轴(45)、轴承座(46)和轴承(47)，所述的底座(44)与所述的气缸(43)固定连接，两个所述的轴承(47)对称放置在两个所述的轴承座(46)上，所示的固定轴(45)穿过所述的底座(44)下端的孔，并对称地穿过两个所述的轴承(47)，将所述的气缸(43)、底座(44)、固定轴(45)、轴承座(46)和轴承(47)装配在一起，所述的轴承座(46)通过螺栓(48)与中间固定平台(13)连接。
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