CN110683479A - 一种五自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种五自由度运动平台，包括有：升降装置，其用以实现升降运动；横向移动装置，其安装在升降装置上，用以实现横向运动；纵向移动装置，其安装在横向移动装置上，用以实现纵向运动；旋转装置，其安装在纵向移动装置上，用以实现旋转运动；平衡装置，其安装在旋转装置上，用以实现倾斜运动。本发明通过设置升降装置、横向移动装置、纵向移动装置、旋转装置和平衡装置，从而实现五个自由度移动的需求，达到所载物体在五个自由度上可调整的效果，操作范围较大，无需移位调整，自动化程度高，操作简单，能够大大提高检修效率。

Description

一种五自由度运动平台

技术领域

本发明涉及电力检修设备技术领域，尤其涉及一种五自由度运动平台。

背景技术

在电力场所中，有些电力设备位置较高，工作人员在对其进行检修时十分不便。因此，有必要提供一种可供检修设备放置，且可升降的平台。现有的用于电力检修的升降平台通常结构较简单，主要包括底座、剪式架、平台、液压油缸和液压站。其中，液压站与液压油缸通过油管连接，剪式架的两端分别与底座的上端和平台的下端连接，液压油缸一端铰连在底座上，另一端铰连在剪式架上。当需要对较高的电力设备进行检修时，利用液压油缸驱动剪式架进行剪叉作业，进而使平台上下运动，完成检修作业。

由于相关技术提供的升降平台只能在竖直方向进行升降运动，无法在水平等方向进行伸展，仅具备一个自由度，操作范围较小，使得在使用中，在不同位置进行施工使用时，需要对其整体进行移位调整，操作麻烦，大大影响了检修效率。

发明内容

针对以上不足，本发明提供一种五自由度运动平台，能够提供五个自由度的运动，以解决现有的升降平台操作范围较小，移位调整麻烦等问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种五自由度运动平台，包括有：升降装置，其用以实现升降运动；横向移动装置，其安装在所述升降装置上，用以实现横向运动；纵向移动装置，其安装在所述横向移动装置上，用以实现纵向运动；旋转装置，其安装在所述纵向移动装置上，用以实现旋转运动；平衡装置，其安装在所述旋转装置上，用以实现倾斜运动。

进一步地，所述升降装置包括有升降平面转接法兰、升降壳体和电动缸，所述电动缸安装在所述升降壳体的底面上，所述电动缸的输出端穿过所述升降壳体的顶面与所述升降平面转接法兰固定相连并带动所述升降平面转接法兰升降。

进一步地，所述升降平面转接法兰的底面向下设有多根竖直设置的升降直线导轨，所述升降壳体的顶面在对应于所述升降直线导轨的位置处设有升降导轨滑块，所述升降直线导轨穿过所述升降导轨滑块并可在所述升降导轨滑块内上下移动。

进一步地，所述横向移动装置包括有横移伺服电机、横移电机转接法兰、横移联轴器、横移平面转接法兰、横移固定平台、横移丝杠、横移直线导轨、横移丝杠螺母、横移导轨滑块和配套有轴承的横移轴承座；所述横移伺服电机通过所述横移电机转接法兰与所述横移固定平台固定连接，所述横移丝杠一端通过所述横移联轴器与所述横移伺服电机固定连接，另一端通过轴承与所述横移轴承座配合连接，所述横移丝杠螺母通过螺纹配合安装在所述横移丝杠上，所述横移轴承座固定安装在所述横移固定平台上，所述横移直线导轨为两根，对称分布在所述横移固定平台两侧，所述横移导轨滑块滑动安装在所述横移直线导轨上，所述横移平面转接法兰分别与所述横移丝杠螺母和横移导轨滑块固定连接。

进一步地，所述纵向移动装置包括有配套有轴承的纵移轴承座、纵移平面转接法兰、纵移丝杠、纵移丝杠螺母、纵移导轨滑块、纵移直线导轨、纵移联轴器、纵移固定平台、纵移电机转接法兰和纵移伺服电机；所述纵移伺服电机通过所述纵移电机转接法兰与所述纵移固定平台固定连接，所述纵移丝杠一端通过所述纵移联轴器与所述纵移伺服电机固定连接，另一端通过轴承与所述纵移轴承座配合连接，所述纵移丝杠螺母通过螺纹配合安装在所述纵移丝杠上，所述纵移轴承座固定安装在所述纵移固定平台上，所述纵移直线导轨为两根，对称分布在所述纵移固定平台两侧，所述纵移导轨滑块滑动安装在所述纵移直线导轨上，所述纵移平面转接法兰分别与所述纵移丝杠螺母和纵移导轨滑块固定连接。

进一步地，所述旋转装置包括有旋转伺服电机、旋转固定平台、中空旋转平台和旋转平面转接法兰；所述中空旋转平台固定安装在所述旋转固定平台上，所述旋转伺服电机固定安装在所述中空旋转平台上，所述旋转伺服电机的输出轴与所述中空旋转平台的输入端相连接，所述中空旋转平台的输出端与所述旋转平面转接法兰固定连接。

进一步地，所述平衡装置包括有配套有轴承的平衡轴承座、平衡压缩弹簧、平衡固定平台、平衡电机转接法兰、平衡伺服电机、平衡联轴器、平衡平面转接法兰和平衡扭转轴；所述平衡伺服电机通过所述平衡电机转接法兰与平衡所述固定平台固定连接，所述平衡扭转轴一端通过所述平衡联轴器与所述平衡伺服电机固定连接，另一端通过轴承与所述平衡轴承座配合连接，所述平衡轴承座固定安装在所述平衡固定平台上，所述平衡平面转接法兰与所述平衡扭转轴固定连接，所述平衡压缩弹簧为两根，对称分布在所述平衡固定平台两侧，所述平衡压缩弹簧一端与所述平衡固定平台固定连接，另一端与所述平衡平面转接法兰固定连接。

进一步地，所述平衡装置的顶端固定设有末端载物平台。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过设置升降装置、横向移动装置、纵向移动装置、旋转装置和平衡装置，从而实现五个自由度移动的需求，达到所载物体在五个自由度上可调整的效果，操作范围较大，无需移位调整，自动化程度高，操作简单，能够大大提高检修效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，以下将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明的结构示意图；

图2为升降装置的结构示意图；

图3为横向移动装置及纵向移动装置的结构示意图；

图4为旋转装置的结构示意图；

图5为平衡装置的结构示意图。

其中，图中所示标记为：

1-升降平面转接法兰；2-升降壳体；3-电动缸；4-升降直线导轨；5-升降导轨滑块；6-横移伺服电机；7-横移电机转接法兰；8-横移联轴器；9-横移平面转接法兰；10-横移固定平台；11-横移丝杠；12-横移直线导轨；13-横移丝杠螺母；14-横移导轨滑块；15-横移轴承座；16-纵移轴承座；17-纵移平面转接法兰；18-纵移丝杠；19-纵移丝杠螺母；20-纵移导轨滑块； 21-纵移直线导轨；22-纵移联轴器；23-纵移固定平台；24-纵移电机转接法兰；25-纵移伺服电机；26-旋转伺服电机；27-旋转固定平台；28-中空旋转平台；29-旋转平面转接法兰；30-平衡轴承座；31-平衡压缩弹簧；32-平衡固定平台；33-平衡电机转接法兰；34-平衡伺服电机；35-平衡联轴器；36-平衡平面转接法兰；37-平衡扭转轴；38-末端载物平台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1至图5，本发明优选的实施例提供一种五自由度运动平台，主要包括有升降装置、安装在升降装置上的横向移动装置、安装在横向移动装置上的纵向移动装置、安装在纵向移动装置上的旋转装置、安装在旋转装置上的平衡装置，以及安装在平衡装置的顶端的末端载物平台38。

请继续参照图1和图2，升降装置包括有升降平面转接法兰1、升降壳体2、电动缸3、升降直线导轨4和升降导轨滑块5。升降壳体2整体呈方形，由板材和支柱拼接而成，中部镂空设置，电动缸3通过螺栓固定安装在升降壳体2的底面上，电动缸3的输出端穿过升降壳体2的顶面与升降平面转接法兰1固定相连，升降平面转接法兰1水平设置在升降壳体2的顶面的上方。升降直线导轨4为四根，固定设置在升降平面转接法兰1的底面，升降直线导轨4为竖直设置，轴向与电动缸3的输出端运动方向相平行。升降导轨滑块5设置在升降壳体2的顶面在对应于升降直线导轨4的位置处，升降直线导轨4穿过升降导轨滑块5并可在升降导轨滑块5内上下移动。实施时，电动缸3运转，电动缸3的输出端可做上下运动，此时可带动升降平面转接法兰1及其上的部件上下运动以实现升降运动。在升降平面转接法兰1上下运动中，升降直线导轨4在升降导轨滑块5内上下移动，从而保证了升降平面转接法兰1运动的稳定性，能够有效避免升降平面转接法兰1在升降运动中倾斜、摇晃等，其增加了升降平面转接法兰1的承重能力，保证了装置的实用性与可靠性。

请参照图1和图3，横向移动装置包括有横移伺服电机6、横移电机转接法兰7、横移联轴器8、横移平面转接法兰9、横移固定平台10、横移丝杠11、横移直线导轨12、横移丝杠螺母13、横移导轨滑块14和配套有轴承的横移轴承座15。横移固定平台10通过螺栓固定安装在升降平面转接法兰1的顶面上，横移伺服电机6通过横移电机转接法兰7与横移固定平台10固定连接，横移丝杠11水平设置，横移丝杠11一端通过横移联轴器8与横移伺服电机6固定连接，另一端通过轴承与横移轴承座15配合连接，横移丝杠螺母13通过螺纹配合安装在横移丝杠11上，横移轴承座15通过螺栓固定安装在横移固定平台10上，横移直线导轨12为两根，对称分布在横移固定平台10两侧，横移导轨滑块14滑动安装在横移直线导轨12上，横移平面转接法兰9为水平设置，横移平面转接法兰9分别通过螺栓与横移丝杠螺母13和横移导轨滑块14固定连接。实施时，横移伺服电机6运转带动横移丝杠11转动，此时在横移平面转接法兰9、横移直线导轨12和横移导轨滑块14等的限位作用下，固定连接在横移平面转接法兰9底面下的横移丝杠螺母13做沿着横移丝杠11轴向的运动，并带动横移平面转接法兰9及其上的部件做沿着横移丝杠11轴向的运动，也即实现横向运动。

请继续参照图1和图3，纵向移动装置包括有配套有轴承的纵移轴承座16、纵移平面转接法兰17、纵移丝杠18、纵移丝杠螺母19、纵移导轨滑块20、纵移直线导轨21、纵移联轴器22、纵移固定平台23、纵移电机转接法兰24和纵移伺服电机25。纵移固定平台23通过螺栓固定安装在横移平面转接法兰9的顶面上，纵移伺服电机25通过纵移电机转接法兰24与纵移固定平台23固定连接，纵移丝杠18水平设置，纵移丝杠18一端通过纵移联轴器22与纵移伺服电机25固定连接，另一端通过轴承与纵移轴承座16配合连接，纵移丝杠螺母19通过螺纹配合安装在纵移丝杠18上，纵移轴承座16通过螺栓固定安装在纵移固定平台23上，纵移直线导轨21为两根，对称分布在纵移固定平台23两侧，纵移导轨滑块20滑动安装在纵移直线导轨21上，纵移平面转接法兰17为水平设置，纵移平面转接法兰17分别通过螺栓与纵移丝杠螺母19和纵移导轨滑块20固定连接。实施时，纵移伺服电机25运转带动纵移丝杠18转动，此时在纵移平面转接法兰17、纵移直线导轨21和纵移导轨滑块20等的限位作用下，固定连接在纵移平面转接法兰17底面下的纵移丝杠螺母19做沿着纵移丝杠18轴向的运动，并带动纵移平面转接法兰17及其上的部件做沿着纵移丝杠18轴向的运动，也即实现纵向运动。

请参照图1和图4，旋转装置包括有旋转伺服电机26、旋转固定平台27、中空旋转平台28和旋转平面转接法兰29。旋转固定平台27通过螺栓固定安装在纵移平面转接法兰17的顶面上，中空旋转平台28通过螺栓固定安装在旋转固定平台27上，旋转伺服电机26固定安装在中空旋转平台28上，旋转伺服电机26的输出轴与中空旋转平台28的输入端相连接，中空旋转平台28的输出端与旋转平面转接法兰29固定连接，旋转平面转接法兰29为水平设置。实施时，旋转伺服电机26运转，经过中空旋转平台28改变转动方向，使得旋转平面转接法兰29在水平面上转动，旋转平面转接法兰29可带动其上的部件转动，也即实现旋转运动。

请参照图1和图5，平衡装置包括有配套有轴承的平衡轴承座30、平衡压缩弹簧31、平衡固定平台32、平衡电机转接法兰33、平衡伺服电机34、平衡联轴器35、平衡平面转接法兰36和平衡扭转轴37。平衡固定平台32通过螺栓固定安装在旋转平面转接法兰29的顶面上，平衡伺服电机34通过平衡电机转接法兰33与平衡固定平台32固定连接，平衡扭转轴37水平设置，平衡扭转轴37一端通过平衡联轴器35与平衡伺服电机34固定连接，另一端通过轴承与平衡轴承座30配合连接，平衡轴承座30通过螺栓固定安装在平衡固定平台32上，平衡平面转接法兰36与平衡扭转轴37固定连接，平衡压缩弹簧31为两根，对称分布在平衡固定平台32两侧，平衡压缩弹簧31一端与平衡固定平台32固定连接，另一端与平衡平面转接法兰36固定连接。实施时，平衡伺服电机34运转带动平衡扭转轴37转动，进而带动与固定在平衡扭转轴37上的平衡平面转接法兰36往一侧倾斜，也即实现倾斜转动，以满足在使用中平衡平面转接法兰36及其上的部件需要进行一定角度的倾斜操作的需求。平衡压缩弹簧31对称设置在平衡扭转轴37的两侧，能够在平衡平面转接法兰36的倾斜过程中起到一个缓冲的作用。

末端载物平台38通过螺栓固定安装在平衡平面转接法兰36的顶面上，能够跟随平衡平面转接法兰36一同运动。末端载物平台38可以用以承载物件，可以是检修人员或者是检修仪器以及一些零部件。

实施时，升降装置能够带动其上的部件做升降运动，横向移动装置能够带动其上的部件做横向运动，纵向移动装置能够带动其上的部件做纵向运动，旋转装置能够带动其上的部件做旋转运动，平衡装置能够带动其上的部件做倾斜运动，也即发明的运动平台具有升降运动、横向运动、纵向运动、旋转运动以及倾斜运动五个自由度的运动，达到所载物体在五个自由度上可调整的效果，操作范围较大，无需移位调整，自动化程度高，操作简单，能够大大提高检修效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种五自由度运动平台，其特征在于，包括有：

升降装置，其用以实现升降运动；

横向移动装置，其安装在所述升降装置上，用以实现横向运动；

纵向移动装置，其安装在所述横向移动装置上，用以实现纵向运动；

旋转装置，其安装在所述纵向移动装置上，用以实现旋转运动；

平衡装置，其安装在所述旋转装置上，用以实现倾斜运动。

2.根据权利要求1所述的五自由度运动平台，其特征在于，

所述升降装置包括有升降平面转接法兰（1）、升降壳体（2）和电动缸（3），所述电动缸（3）安装在所述升降壳体（2）的底面上，所述电动缸（3）的输出端穿过所述升降壳体（2）的顶面与所述升降平面转接法兰（1）固定相连并带动所述升降平面转接法兰（1）升降。

3.根据权利要求2所述的五自由度运动平台，其特征在于，

所述升降平面转接法兰（1）的底面向下设有多根竖直设置的升降直线导轨（4），所述升降壳体（2）的顶面在对应于所述升降直线导轨（4）的位置处设有升降导轨滑块（5），所述升降直线导轨（4）穿过所述升降导轨滑块（5）并可在所述升降导轨滑块（5）内上下移动。

4.根据权利要求1所述的五自由度运动平台，其特征在于，

所述横向移动装置包括有横移伺服电机（6）、横移电机转接法兰（7）、横移联轴器（8）、横移平面转接法兰（9）、横移固定平台（10）、横移丝杠（11）、横移直线导轨（12）、横移丝杠螺母（13）、横移导轨滑块（14）和配套有轴承的横移轴承座（15）；所述横移伺服电机（6）通过所述横移电机转接法兰（7）与所述横移固定平台（10）固定连接，所述横移丝杠（11）一端通过所述横移联轴器（8）与所述横移伺服电机（6）固定连接，另一端通过轴承与所述横移轴承座（15）配合连接，所述横移丝杠螺母（13）通过螺纹配合安装在所述横移丝杠（11）上，所述横移轴承座（15）固定安装在所述横移固定平台（10）上，所述横移直线导轨（12）为两根，对称分布在所述横移固定平台（10）两侧，所述横移导轨滑块（14）滑动安装在所述横移直线导轨（12）上，所述横移平面转接法兰（9）分别与所述横移丝杠螺母（13）和横移导轨滑块（14）固定连接。

5.根据权利要求1所述的五自由度运动平台，其特征在于，

所述纵向移动装置包括有配套有轴承的纵移轴承座（16）、纵移平面转接法兰（17）、纵移丝杠（18）、纵移丝杠螺母（19）、纵移导轨滑块（20）、纵移直线导轨（21）、纵移联轴器（22）、纵移固定平台（23）、纵移电机转接法兰（24）和纵移伺服电机（25）；所述纵移伺服电机（25）通过所述纵移电机转接法兰（24）与所述纵移固定平台（23）固定连接，所述纵移丝杠（18）一端通过所述纵移联轴器（22）与所述纵移伺服电机（25）固定连接，另一端通过轴承与所述纵移轴承座（16）配合连接，所述纵移丝杠螺母（19）通过螺纹配合安装在所述纵移丝杠（18）上，所述纵移轴承座（16）固定安装在所述纵移固定平台（23）上，所述纵移直线导轨（21）为两根，对称分布在所述纵移固定平台（23）两侧，所述纵移导轨滑块（20）滑动安装在所述纵移直线导轨（21）上，所述纵移平面转接法兰（17）分别与所述纵移丝杠螺母（19）和纵移导轨滑块（20）固定连接。

6.根据权利要求1所述的五自由度运动平台，其特征在于，

所述旋转装置包括有旋转伺服电机（26）、旋转固定平台（27）、中空旋转平台（28）和旋转平面转接法兰（29）；所述中空旋转平台（28）固定安装在所述旋转固定平台（27）上，所述旋转伺服电机（26）固定安装在所述中空旋转平台（28）上，所述旋转伺服电机（26）的输出轴与所述中空旋转平台（28）的输入端相连接，所述中空旋转平台（28）的输出端与所述旋转平面转接法兰（29）固定连接。

7.根据权利要求1所述的五自由度运动平台，其特征在于，

所述平衡装置包括有配套有轴承的平衡轴承座（30）、平衡压缩弹簧（31）、平衡固定平台（32）、平衡电机转接法兰（33）、平衡伺服电机（34）、平衡联轴器（35）、平衡平面转接法兰（36）和平衡扭转轴（37）；所述平衡伺服电机（34）通过所述平衡电机转接法兰（33）与平衡所述固定平台（32）固定连接，所述平衡扭转轴（37）一端通过所述平衡联轴器（35）与所述平衡伺服电机34固定连接，另一端通过轴承与所述平衡轴承座（30）配合连接，所述平衡轴承座（30）固定安装在所述平衡固定平台（32）上，所述平衡平面转接法兰（36）与所述平衡扭转轴（37）固定连接，所述平衡压缩弹簧（31）为两根，对称分布在所述平衡固定平台（32）两侧，所述平衡压缩弹簧（31）一端与所述平衡固定平台（32）固定连接，另一端与所述平衡平面转接法兰（36）固定连接。

8.根据权利要求1或7所述的五自由度运动平台，其特征在于，

所述平衡装置的顶端固定设有末端载物平台（38）。

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