CN110486590A - 一种滑块形式的二自由度平台机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滑块形式的二自由度平台机构，包括呈上下设置的动平台与静平台，所述静平台上固定安装有立柱，所述立柱的端部与所述动平台通过万向节铰接；还包括两组并排设置的运动机构，两组所述运动机构分别设置在所述立柱的两侧；所述运动机构包括固定部与活动部，所述运动机构的固定部安装在所述静平台上，所述运动机构的活动部与所述动平台铰接。运动机构与动平台铰接，立柱与动平台通过万向节进行铰接，在万向节的配合下，两组运动机构同向运动时，可驱动动平台进行俯仰运动，当两组运动机构反向运动时，可驱动动平台进行翻转运动。本发明能满足动平台进行二自由度运动的需要，且结构简单、体积小，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及多自由度平台领域，具体涉及一种滑块形式的二自由度平台机构。
背景技术
随着六自由度Stewart平台发展，其运用越来越广泛。其中主要包括航天航空、海底作业、制造装配以及娱乐等行业。特别是近年兴起的4D影院，都是采用类似的结构。但是随着使用过程中暴露出来的一些问题，比如空间结构限制、平台运动不需要过多的姿态等，此时，就需要一种少自由度的平台机构来满足不同的需求。现有的少自由度结构主要有Delta三自由度移动机构、Tsai三维移动机构等，体积小、安全可靠、成本低廉的二自由度平台机构相对较少。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术问题，提供一种滑块形式的二自由度平台机构，其可提供二自由度的转动，且结构简单、体积小，成本低。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种滑块形式的二自由度平台机构，包括呈上下设置的动平台与静平台，所述静平台上固定安装有立柱，所述立柱的端部与所述动平台通过万向节铰接；还包括两组并排设置的运动机构，两组所述运动机构分别设置在所述立柱的两侧；所述运动机构包括固定部与活动部，所述运动机构的固定部安装在所述静平台上，所述运动机构的活动部与所述动平台铰接。
本发明的有益效果是：运动机构与动平台铰接，立柱与动平台通过万向节进行铰接，在万向节的配合下，两组运动机构同向运动时，可驱动动平台进行俯仰运动，当两组运动机构反向运动时，可驱动动平台进行翻转运动。本发明能满足动平台进行二自由度运动的需要，且结构简单、体积小，成本低。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述运动机构的固定部包括驱动电机、丝杠，所述驱动电机的外壳固定安装在所述静平台上，所述驱动电机的输出轴与所述丝杠同轴设置、且通过联轴器固定连接；所述运动机构的活动部包括滑块，所述滑块上设有通孔，所述通孔内设有内螺纹，所述通孔与所述丝杆通过螺纹配合；所述滑块上设置有拉杆，所述拉杆的一端与所述滑块铰接，所述拉杆的另一端与所述动平台铰接。通过驱动电机驱动丝杆旋转，从而使滑块沿着丝杆的轴向进行滑动，滑块进一步带动拉杆滑动，产生对动平台的推拉力，两个运动机构相互配合，从而达到运动机构驱动动平台进行运动的目的。
进一步，所述拉杆的两端均设置为弧形，所述动平台的底面、所述滑块的顶面均设有铰链座，所述拉杆一端与所述动平台上的铰链座铰接，所述拉杆另一端与所述滑块上的铰链座铰接。拉杆的端部设置为弧形，其弧面与铰链座相配合，防止栏杆在转动时与铰链座之间的干涉，增大拉杆的旋转角度范围。
进一步，在所述动平台上，所述万向节的安装点分别到两个所述铰链座的安装点距离相等。所述万向节的安装点与两个所述铰链座的安装点连线组成等边三角形，此设置使动平台受力更加平衡，当需要进行翻转运动时，两边的最大翻转角度相同。
进一步，所述静平台上还设有滑轨，所述滑轨与所述丝杠同向设置，所述滑块与所述滑轨卡接、且滑动配合。滑块与滑轨卡接，滑轨对滑块的运动路径进行限制，同时在滑块滑动过程中减小摩擦力。
进一步，所述滑轨上远离所述驱动电机的一端设置有定位块，所述定位块垂直所述静平台设置。在滑轨的末端设置定位块，可对滑块的滑动范围进行限制，防止滑块滑行太远而从丝杠上脱落。
进一步，所述定位块上设置有滚动轴承，所述滚动轴承的外圈与所述定位块固定连接，所述滚动轴承的内圈与所述丝杠配合。滚动轴承为丝杠提供支撑，同时减小丝杠转动过程中因摩擦造成的设备磨损及能量损耗。
进一步，所述万向节为虎克铰。虎克铰结构简单、成本低廉，可支撑动平台灵活运转。
进一步，所述万向节包括十字铰轴及一对U形铰座，一对所述U形铰座的叉口交叉设置、且通过十字铰轴进行连接，其中一个所述U形铰座固定安装在所述动平台的底面，另一个所述U形铰座固定安装在所述立柱的顶端。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明俯视图；
图3为本发明万向节结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、动平台，2、静平台，3、立柱，301、万向节，3011、十字铰轴，3012、U形铰座，4、运动机构，401、驱动电机，4011、联轴器，402、丝杠，403、滑块，404、拉杆，405、铰链座，406、滑轨，407、定位块，408、滚动轴承。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种滑块形式的二自由度平台机构，包括呈上下设置的动平台1与静平台2，所述静平台2上固定安装有立柱3，所述立柱3的端部与所述动平台1通过万向节301铰接；还包括两组并排设置的运动机构4，两组所述运动机构4分别设置在所述立柱3的两侧；所述运动机构4包括固定部与活动部，所述运动机构4的固定部安装在所述静平台2上，所述运动机构4的活动部与所述动平台1铰接。
本发明的有益效果是：运动机构4与动平台1铰接，立柱3与动平台1通过万向节301进行铰接，在万向节301的配合下，两组运动机构4同向运动时，可驱动动平台1进行俯仰运动，当两组运动机构4反向运动时，可驱动动平台1进行翻转运动。本发明能满足动平台1进行二自由度运动的需要，且结构简单、体积小，成本低。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
本实施例中，所述运动机构4的固定部包括驱动电机401、丝杠402，本实施例使用伺服电机。所述驱动电机401的外壳固定安装在所述静平台2上，所述驱动电机401的输出轴与所述丝杠402同轴设置、且通过联轴器4011固定连接；所述运动机构4的活动部包括滑块403，所述滑块403上设有通孔，所述通孔内设有内螺纹，所述通孔与所述丝杆通过螺纹配合；所述滑块403上设置有拉杆404，所述拉杆404的一端与所述滑块403铰接，所述拉杆404的另一端与所述动平台1铰接。通过驱动电机401驱动丝杆旋转，从而使滑块403沿着丝杆的轴向进行滑动，滑块403进一步带动拉杆404滑动，产生对动平台1的推拉力，两个运动机构4相互配合，从而达到运动机构4驱动动平台1进行运动的目的。
本实施例中，所述拉杆404的两端均设置为弧形，所述动平台1的底面、所述滑块403的顶面均设有铰链座405，所述拉杆404一端与所述动平台1上的铰链座405通过销轴铰接，所述拉杆404另一端与所述滑块403上的铰链座405通过销轴铰接。拉杆404的端部设置为弧形，其弧面与铰链座405相配合，防止栏杆在转动时与铰链座405之间的干涉，增大拉杆404的旋转角度范围。
如图2所示，在所述动平台1上，所述万向节301的安装点分别到两个所述铰链座405的安装点距离相等。所述万向节301的安装点与两个所述铰链座405的安装点连线组成等边三角形，此设置使动平台1受力更加平衡，当需要进行翻转运动时，两边的最大翻转角度相同。
本实施例中，所述静平台2上还设有滑轨406，所述滑轨406与所述丝杠402同向设置，所述滑块403与所述滑轨406卡接、且滑动配合。滑块403与滑轨406卡接，滑轨406对滑块403的运动路径进行限制，同时在滑块403滑动过程中减小摩擦力。
本实施例中，所述滑轨406上远离所述驱动电机401的一端设置有定位块407，所述定位块407垂直所述静平台2设置。在滑轨406的末端设置定位块407，可对滑块403的滑动范围进行限制，防止滑块403滑行太远而从丝杠402上脱落。
本实施例中，所述定位块407上设置有滚动轴承408，所述滚动轴承408的外圈与所述定位块407固定连接，所述滚动轴承408的内圈与所述丝杠402配合。滚动轴承408优选使用滚珠轴承。滚动轴承408为丝杠402提供支撑，同时减小丝杠402转动过程中因摩擦造成的设备磨损及能量损耗。
本实施例中，所述万向节301可以采用虎克铰。虎克铰结构简单、成本低廉，可支撑动平台1灵活运转。
本实施例中，所述万向节301还可以采用以下结构：其包括十字铰轴3011及一对U形铰座3012，一对所述U形铰座3012的叉口交叉设置、且通过十字铰轴3011进行连接，其中一个所述U形铰座3012固定安装在所述动平台1的底面，另一个所述U形铰座3012固定安装在所述立柱3的顶端。
工作原理：
在驱动电机401的带动下，通过丝杠402、滑块403带动与其相连接的拉杆404。拉杆404通过铰链座405和销轴连接滑块403和动平台1。同时动平台1、静平台2通过两个U形铰座3012和中间的十字铰轴3011固定安装在立柱3上。在运动过程中，若两个驱动电机401同步运动，带动拉杆404同向运动，拉杆404带动动平台1以十字轴为中心进行转动，实现俯仰动作。若两个驱动电机401反向运动(例如一个朝前，一个朝后)，因为动平台1通过万向节301固定在立柱3上，所以朝前运动的拉杆404端带动动平台1的一侧往上运动，朝后运动的拉杆404端带动动平台1的另一侧往下运动，动平台1以十字铰轴3011为中心进行转动，实现摇摆动作。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，包括呈上下设置的动平台(1)与静平台(2)，所述静平台(2)上固定安装有立柱(3)，所述立柱(3)的端部与所述动平台(1)通过万向节(301)铰接；还包括两组并排设置的运动机构(4)，两组所述运动机构(4)分别设置在所述立柱(3)的两侧；所述运动机构(4)包括固定部与活动部，所述运动机构(4)的固定部安装在所述静平台(2)上，所述运动机构(4)的活动部与所述动平台(1)铰接。
2.根据权利要求1所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，所述运动机构(4)的固定部包括驱动电机(401)、丝杠(402)，所述驱动电机(401)的外壳固定安装在所述静平台(2)上，所述驱动电机(401)的输出轴与所述丝杠(402)同轴设置且固定连接；所述运动机构(4)的活动部包括滑块(403)，所述滑块(403)上设有通孔，所述通孔内设有内螺纹，所述通孔与所述丝杆通过螺纹配合；所述滑块(403)上设置有拉杆(404)，所述拉杆(404)的一端与所述滑块(403)铰接，所述拉杆(404)的另一端与所述动平台(1)铰接。
3.根据权利要求2所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，所述拉杆(404)的两端均设置为弧形，所述动平台(1)的底面、所述滑块(403)的顶面均设有铰链座(405)，所述拉杆(404)一端与所述动平台(1)上的铰链座(405)铰接，所述拉杆(404)另一端与所述滑块(403)上的铰链座(405)铰接。
4.根据权利要求3所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，在所述动平台(1)上，所述万向节(301)的安装点分别到两个所述铰链座(405)的安装点距离相等。
5.根据权利要求2所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，所述静平台(2)上还设有滑轨(406)，所述滑轨(406)与所述丝杠(402)同向设置，所述滑块(403)与所述滑轨(406)卡接、且滑动配合。
6.根据权利要求5所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，所述滑轨(408)上远离所述驱动电机(401)的一端设置有定位块(407)，所述定位块(407)垂直所述静平台(2)设置。
7.根据权利要求6所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，所述定位块(407)上设置有滚动轴承(408)，所述滚动轴承(408)的外圈与所述定位块(407)固定连接，所述滚动轴承(408)的内圈与所述丝杠(402)配合。
8.根据权利要求1所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，所述万向节(301)为虎克铰。
9.根据权利要求1所述一种滑块形式的二自由度平台机构，其特征在于，所述万向节(301)包括十字铰轴(3011)及一对U形铰座(3012)，一对所述U形铰座(3012)的叉口交叉设置、且通过十字铰轴(3011)进行连接，其中一个所述U形铰座(3012)固定安装在所述动平台(1)的底面，另一个所述U形铰座(3012)固定安装在所述立柱(3)的顶端。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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