CN111037538A - 一种水下三自由度姿态调节并联装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水下三自由度姿态调节并联装置，涉及机械结构技术领域，支持水下三自由度姿态调节，并通过添加密封装置可应用于水下环境。包括圆桶、动平台、以及连接在圆桶内底面与动平台之间的三条结构相同且对称分布的支链。支链包括转动机构和长度调节机构。长度调节机构包括外伸缩管、内伸缩管、驱动电机、丝杠副和导轨副。驱动电机固接在外伸缩管的内部，驱动电机的驱动端与丝杠副固接。内伸缩管外部轴向固连导轨副，外伸缩管与内伸缩管通过丝杠副和导轨副相连接；转动机构包括球副和转动副，外伸缩管前端面通过转动副连接球副，球副与动平台固连。

Description

一种水下三自由度姿态调节并联装置
技术领域
本发明涉及机械结构技术领域，具体涉及一种水下三自由度姿态调节并联装置。
背景技术
由于并联机构刚度大，误差累计小，动态性能好等优点，现已广泛应用姿态调整装置、仿生机构、混联机床等领域。其中采用并联机构的少自由度姿态调整机构，可以通过调节并联支链来实现动平台运动，从而进行空间姿态调整。中国专利CN101653944A公开了一种用于姿态调整的三自由度并联机构，通过分析可知其具有三个结构、尺寸完全相同的分支机构，分支机构上的驱动电机固定在基座上，分支机构上的球与末端操作器上的凹槽配合，形成球面副，实现对末端操作器的姿态调整。但上述专利中整体装置结构不密封，难于用于水下。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种水下三自由度姿态调节并联装置，支持水下三自由度姿态调节，并通过添加密封装置可应用于水下环境。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种水下三自由度姿态调节并联装置，包括圆桶、动平台、以及连接在圆桶内底面与动平台之间的三条结构相同且对称分布的支链。支链包括转动机构和长度调节机构。长度调节机构包括外伸缩管、内伸缩管、驱动电机、丝杠副和导轨副。
驱动电机固接在外伸缩管的内部，驱动电机的驱动端与丝杠副固接。
内伸缩管外部轴向固连导轨副，外伸缩管与内伸缩管通过丝杠副和导轨副相连接；
转动机构包括球副和转动副，外伸缩管前端面通过转动副连接球副，球副与动平台固连。
进一步地，球副包括球铰支座和球铰头。球铰支座前端固定在动平台底部。球铰头前端与球铰支座连接构成球副，球铰头后端连接转动副。
进一步地，转动副包括连杆和伸缩头。
连杆包括一体化的前端固定台和后端两支脚；前端固定台与球铰头后端固连。
伸缩头后端连接外伸缩管的前端面，伸缩头前端两侧与连杆的后端两支脚通过轴承转动连接。
进一步地，伸缩头前端两侧与连杆的后端两支脚的连接处设置第一密封装置。
进一步地，外伸缩管包括外管、密封桶、第二密封装置以及第四密封装置，外管与密封桶固定连接，第四密封装置置于外管和密封桶连接处。
驱动电机固定于密封桶内，第二密封装置至于驱动电机的驱动端与丝杠副的连接处。
丝杠副将驱动电机的旋转运动转变为直线往复运动，推动导轨副直线往复运动，从而带动内伸缩管做直线往复运动。
进一步地，内伸缩管前端固定连接第三密封装置。第三密封装置为一个前端设置端盖的筒状机构；密封装置后端与外伸缩管固连。端盖中央开设容纳伸缩头伸缩运动的通孔，通孔表面涂覆阴极保护涂层。
进一步地，第一密封装置、第二密封装置和第四密封装置为密封圈，第三密封装置为防泥沙盖。
有益效果：
本发明的三自由度姿态调节并联装置，通过球副实现动平台在各方向的朱奥丁，通过转动副实现支链与动平台的之间的自由动作调整，长度调节机构通过丝杆副和导轨副的组合实现对内伸缩管的直线推动，从而可对动平台进行高度调整。由此实现了对动平台的三自由度姿态调节，该装置简单紧凑，从而具有易于控制、精度高等特点，并且该装置多处设置密封装置，可以适用于水下作业。
附图说明
图1为本发明实施例提供的三自由度姿态调节并联装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的三自由度姿态调节并联装置的动平台和三条支链整体结构图；
图3为本发明实施例提供的三自由度姿态调节并联装置的支链内外结构图；
图4为本发明实施例提供的三自由度姿态调节并联装置的内伸缩管结构图；
图5为本发明实施例提供的三自由度姿态调节并联装置的外伸缩管结构图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明提供了一种水下三自由度姿态调节并联装置，如图1所示，包括：包括圆桶1、动平台2、以及连接在圆桶1内底面与动平台2之间的三条结构相同且对称分布的支链；以动平台2一侧为前端，圆桶1一侧为后端；
支链结构如图2所示，包括转动机构和长度调节机构；
长度调节机构包括外伸缩管71、内伸缩管72、驱动电机73、丝杠副74和导轨副75。
驱动电机73固接在外伸缩管71的内部，驱动电机73的驱动端与丝杠副74固接。
内伸缩管72外部轴向固连导轨副75，外伸缩管71与内伸缩管72通过丝杠副74和导轨副75相连接。
转动机构包括球副和转动副，外伸缩管71前端面通过转动副连接球副，球副与动平台2固连。
本发明实施例中，球副包括球铰支座3和球铰头4；如图3所示。
球铰支座3前端固定在动平台2底部；球铰头4前端与球铰支座3连接构成球副，球铰头4后端连接转动副。
本发明实施例中，转动副包括连杆5和伸缩头6；如图3所示。
连杆5包括一体化的前端固定台和后端两支脚；前端固定台与球铰头4后端固连；伸缩头6后端连接外伸缩管71的前端面，伸缩头6前端两侧与连杆5的后端两支脚通过轴承转动连接。
伸缩头6前端两侧与连杆5的后端两支脚的连接处设置第一密封装置8。如图4所示。
外伸缩管71包括外管711、密封桶712、第二密封装置76以及第四密封装置713，外管711与密封桶712固定连接，第四密封装置713置于外管711和密封桶712连接处，如图5所示。
驱动电机73固定于密封桶712内，第二密封装置至于驱动电机的驱动端与丝杠副74的连接处；
丝杠副74将驱动电机的旋转运动转变为直线往复运动，推动导轨副75直线往复运动，从而带动内伸缩管72做直线往复运动。
内伸缩管72前端固定连接第三密封装置77；第三密封装置77为一个前端设置端盖的筒状机构；密封装置77后端与外伸缩管固连；端盖中央开设容纳伸缩头6伸缩运动的通孔，通孔表面涂覆阴极保护涂层。
本发明实施例中，第一密封装置8、第二密封装置76和第四密封装置713为密封圈，第三密封装置77为防泥沙盖。
本发明实施例提供的三自由度姿态调节并联装置，通过球副实现动平台在各方向的朱奥丁，通过转动副实现支链与动平台的之间的自由动作调整，长度调节机构通过丝杆副和导轨副的组合实现对内伸缩管的直线推动，从而可对动平台进行高度调整，由此实现了对动平台的三自由度姿态调节。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (7)

1.一种水下三自由度姿态调节并联装置，其特征在于，包括圆桶(1)、动平台(2)、以及连接在圆桶(1)内底面与动平台(2)之间的三条结构相同且对称分布的支链；
所述支链包括转动机构和长度调节机构；
所述长度调节机构包括外伸缩管(71)、内伸缩管(72)、驱动电机(73)、丝杠副(74)和导轨副(75)；
所述驱动电机(73)固接在外伸缩管(71)的内部，驱动电机(73)的驱动端与丝杠副(74)固接；
所述内伸缩管(72)外部轴向固连所述导轨副(75)，所述外伸缩管(71)与内伸缩管(72)通过丝杠副(74)和导轨副(75)相连接；
所述转动机构包括球副和转动副，所述外伸缩管(71)前端面通过所述转动副连接所述球副，所述球副与所述动平台(2)固连。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述球副包括球铰支座(3)和球铰头(4)；
所述球铰支座(3)前端固定在动平台(2)底部；
所述球铰头(4)前端与球铰支座(3)连接构成球副，所述球铰头(4)后端连接所述转动副。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述转动副包括连杆(5)和伸缩头(6)；
所述连杆(5)包括一体化的前端固定台和后端两支脚；所述前端固定台与所述球铰头(4)后端固连；
所述伸缩头(6)后端连接所述外伸缩管(71)的前端面，所述伸缩头(6)前端两侧与所述连杆(5)的后端两支脚通过轴承转动连接。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述伸缩头(6)前端两侧与所述连杆(5)的后端两支脚的连接处设置第一密封装置(8)。
5.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述外伸缩管(71)包括外管(711)、密封桶(712)、第二密封装置(76)以及第四密封装置(713)，所述外管(711)与密封桶(712)固定连接，所述第四密封装置(713)置于外管(711)和密封桶(712)连接处；
所述驱动电机(73)固定于所述密封桶(712)内，所述第二密封装置至于所述驱动电机的驱动端与所述丝杠副(74)的连接处；
所述丝杠副(74)将所述驱动电机的旋转运动转变为直线往复运动，推动所述导轨副(75)直线往复运动，从而带动所述内伸缩管(72)做直线往复运动。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述内伸缩管(72)前端固定连接第三密封装置(77)；
所述第三密封装置(77)为一个前端设置端盖的筒状机构；所述密封装置(77)后端与所述外伸缩管固连；
所述端盖中央开设容纳所述伸缩头(6)伸缩运动的通孔，所述通孔表面涂覆阴极保护涂层。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一密封装置(8)、第二密封装置(76)和第四密封装置(713)为密封圈，所述第三密封装置(77)为防泥沙盖。
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