CN113202075B - 对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，下摆框的两端与底板通过第一转动副连接，摇摆平台与下摆框通过第二转动副连接，第一和第二转动副轴线垂直相交，驱动油缸通过万向铰与底板连接，缸杆上端通过球铰与摇摆平台连接；四个驱动油缸以第一和第二转动副轴线交点为中心对称分布，分成两对，每对油缸的上腔和下腔反向连通，并通过伺服阀控制两个油缸一推一拉反向运动。四个油缸在两个输入信号控制下实现两推两拉直接驱动摇摆平台实现双轴摇摆运动。本发明解决了双轴摇摆平台两缸驱动作用力不对称和多缸驱动冗余控制问题，可串联移动模块和转动模块构成多轴运动平台，还可以进一步添加克令吊、舷桥和挖机等构成具有补偿功能的装备。

Description

对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统

技术领域

本发明属于液压驱动领域，特别涉及一种对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统。

背景技术

目前，各国对海洋的重视程度越来越高，对海洋资源的开采方式也越来越多样化，由于船舶等作业平台在风浪涌作用下产生六维摇荡，这就需要多维运动平台提供一个稳定的作业平台，保障安全。目前，传统的六自由度Stewart平台应用较多，但这种六自由度并联机构，工作空间较小，控制复杂，应用中不能承担大载荷，特别是重偏载，无法满足大型大负载的工作需求。传统的两自由度摇摆平台多为内外框式串联结构，驱动多为回转马达驱动，难以实现大型化和承受重载；采用直线驱动器驱动结构或导致驱动作用力不对称，或导致冗余驱动，控制困难。

因此，研发一种结构驱动对称、承载能力强、工作空间大、容易控制，并可进一步根据需求串联添加功能的摇摆平台系统有重要意义。

发明内容

针对现有内外框串联摇摆平台在大型重偏载方面不足，本发明提出一种对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，通过将四个驱动油缸每两个组成一对并形成对称布置，每对油缸上下腔反向连通，且四个驱动油缸直接连接底座和摇摆平台，实现了不需要冗余驱动控制，四缸对称直接并联驱动摇摆平台实现双轴摇摆运动，有效解决了现有内外框串联摇摆平台分级串联驱动承载小刚度差、两缸直接驱动作用力不对称和多缸直接驱动冗余驱动控制困难等问题，特别适用于大型、重偏载运动平台。

本发明的技术方案是提供一种对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其包括下摆框、摇摆平台、四个驱动油缸和伺服阀；

所述下摆框的两端通过第一转动副与底板连接，第一转动副的轴线平行于底板平面，所述摇摆平台通过第二转动副与下摆框连接，第二转动副的轴线与第一转动副的轴线垂直并相交，构成第一万向铰；摇摆平台的中心线通过第一万向铰的中心且垂直于第一转动副的轴线和第二转动副的轴线；

所述四个驱动油缸的缸筒下端分别通过万向铰座与底板连接，四个万向铰座相对于第一万向铰的中心对称布置在底板上，所述四个驱动油缸的缸杆上端分别通过球铰与摇摆平台连接，且各个球铰相对于所述摇摆平台的中心线对称布置；所述四个驱动油缸包括第一驱动油缸、第二驱动油缸、第三驱动油缸和第四驱动油缸，且对称布置的两个驱动油缸组成一对，所述第一驱动油缸的上腔与所述第三驱动油缸的下腔通过第一油管连通，所述第一驱动油缸的下腔与所述第三驱动油缸的上腔通过第二油管连通，实现对缸反向连通；所述第二驱动油缸的上腔与所述第四驱动油缸的下腔通过第三油管连通，所述第二驱动油缸的下腔与所述第四驱动油缸的上腔通过第四油管连通，实现对缸反向连通；

所述伺服阀，包括第一伺服阀和第二伺服阀，所述的第一油管与所述第一伺服阀的A口连通，第二油管与所述第一伺服阀的B口连通，第一伺服阀的P口与液压油泵连通，第一伺服阀的T口与油箱连通；所述的第三油管与所述第二伺服阀的A口连通，第四油管与所述第二伺服阀的B口连通，第二伺服阀的P口与液压油泵连通，第二伺服阀的T口与所述油箱连通；第一伺服阀和第二伺服阀控制四个驱动油缸通过两推两拉直接并联驱动摇摆平台实现双轴摇摆运动。

可优选的是，所述摇摆平台上设有回转平台和回转驱动器，所述回转平台通过第三转动副与摇摆平台的上平面连接，第三转动副的轴线与摇摆平台的中心线重合，所述第三转动副通过回转驱动器驱动。

可优选的是，所述摇摆平台为中空筒形，中空筒形的内部包括升降柱和直线驱动器，所述升降柱与摇摆平台构成第一移动副，第一移动副的移动方向与摇摆平台的中心线方向平行，所述升降柱的上端内平面与直线驱动器的上端通过铰链连接，所述直线驱动器的下端与下摆框底板上平面通过铰链连接，直线驱动器的中心线与摇摆平台的中心线平行。

进一步，所述升降柱上设有回转平台和回转驱动器，所述回转平台通过第四转动副与升降柱的上端连接，第四转动副的轴线与摇摆平台的中心线重合，所述第四转动副通过回转驱动器驱动。

可优选的是，所述上底板上设有立框、两条纵向弧形导轨、两条横向弧形导轨，所述立框与底板的上平面固定连接，所述驱动油缸通过万向铰座与立框的立柱连接，两条纵向弧形导轨分别固连在立框上部，且圆弧中心与第一转动副中心线共线，所述两条横向弧形导轨两端通过两个等长平行杆固定连接成横向弧形导轨框，两条横向弧形导轨通过滑块在纵向弧形导轨中滑动，且两条横向弧形导轨圆弧中心与第二转动副中心线共线，所述摇摆平台通过滑块在横向弧形导轨框内滑动。

可优选的是，所述回转平台设有上端摇摆平台，上端摇摆平台通过第五转动副与回转平台连接，第五转动副的轴线平行于第一转动副的轴线和第二转动副的轴线所在的平面。

在一个优选的实施方式中，一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线平行于第一转动副轴线，与摇摆平台连接的球铰中心连线垂直于第二转动副轴线，另一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线垂直于第一转动副轴线，与摇摆平台连接的球铰中心连线平行于第二转动副轴线；或者，一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线与第一转动副轴线夹角为45度，与摇摆平台连接的球铰中心连线与第二转动副轴线夹角为45度，另一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线与第一转动副轴线夹角为45度，与摇摆平台连接的球铰中心连线与第二转动副轴线夹角为45度。

在一个优选的实施方式中，每对液压油缸与蓄能器相连，每对液压油缸与蓄能器之间设置有电磁手动阀和手动换向阀，所述电磁手动阀的A口通过第五油管与所述蓄能器连通，所述电磁手动阀的B口与所述油泵连通，所述手动换向阀的A口与第一油管连通，所述手动换向阀的B口与第二油管连通，所述手动换向阀的P口与蓄能器连通，所述手动换向阀的T口与油箱连通，从而当故障时实现手动复位四个驱动油缸。

进一步，每对驱动油缸与对应伺服阀之间设置有第一电磁锥阀和第二电磁锥阀，所述第一电磁锥阀的A口与第一油管连通，所述第一电磁锥阀的B口与伺服阀的A口连通，所述第二电磁锥阀的A口与第二油管连通，所述第二电磁锥阀的B口与伺服阀的B口连通。

在一个优选的实施方式中，每个伺服阀设置一个备用伺服阀和一个换向阀，所述备用伺服阀的A口与第一油管连通，备用伺服阀的B口与第二油管连通，备用伺服阀的T口与所述油箱连通，所述换向阀的A口通过第六油管与所述伺服阀的P口连通，所述换向阀的B口通过第七油管与所述备用伺服阀的P口连通，所述换向阀的P口与所述油箱连通，伺服阀出现故障时，通过换向阀切换到备用伺服阀。

本发明的特点和有益效果是：

1、本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，通过将对称布置的四个驱动油缸直接连接底板与摇摆平台，增大了摇摆平台抗重偏载能力，实现两组对缸直接并联驱动两个摇摆自由度。

2、本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，通过将两对对缸的上腔和下腔分别进行反向连通，实现了双轴摇摆驱动推拉作用力对称分布，平台系统驱动和结构受力明显改善。

3、本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，对称反向连通驱动的两个驱动缸上下腔相连，通过一个伺服阀控制两个驱动缸始终保持一推一拉工作状态，实现了无冗余的多缸驱动，降低了系统控制难度。

4、本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，能够根据工况实施为重偏载、大平台、双摇摆运动平台。

5、本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，摇摆平台上可方便地串联升沉移动模块和方位转动模块，构成串并混联多轴运动平台，实现摇摆平台系统的多轴、大转角、大升沉运动。

6、本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，其摇摆平台上端平台可以根据不同工况，添加克令吊、舷桥、挖机等，适用范围广泛。

7、本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，下摆框轴线和摇摆平台轴线构成的等效大U铰座，增大了双轴摇摆平台系统的抗扭转刚度。

附图说明

图1是本发明的两轴摇摆运动平台结构示意图；

图2是本发明的驱动油缸液压原理示意图；

图3是本发明的摇摆平台添加回转平台示意图；

图4是本发明的摇摆平台添加升降柱示意图；

图5是本发明的升降柱添加回转平台示意图；

图6是本发明的摇摆平台添加弧形导轨示意图；

图7是本发明的升降柱上添加上端摇摆平台示意图；

图8是本发明的驱动油缸的一种布置方法示意图；

图9是本发明的驱动油缸的另一种布置方法示意图；

图10是本发明的液压系统原理示意图。

主要附图标记：

1-底板，2-下摆框，201-第一转动副，202-第二转动副，3-摇摆平台，301-摇摆平台中心线，302-第一移动副，303、304-滑动中心轴线，4-驱动油缸，401-第一驱动油缸，402-第二驱动油缸，403-第三驱动油缸，404-第四驱动油缸，501-第三转动副，502-第四转动副，503-第六转动副，6-回转平台，601-第五转动副，7-回转驱动器，8-升降柱，9-直线驱动器，10-立框，11-纵向弧形导轨，12-横向弧形导轨，13-平行杆，14-上端直线驱动器，15-上端摇摆平台，16-油箱，17-液压油泵，18-蓄能器，19-伺服阀，1901-第一伺服阀，1902-第二伺服阀，20-备用伺服阀，21-换向阀，22、23、24、25-电磁锥阀，26-电磁手动阀，27、28-手动换向阀，29-第一油管，30-第二油管，31-第三油管，32-第四油管，33-第五油管，34-第六油管，35-第七油管。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明，但本发明并不局限于以下实施例。

本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统，如图1所示，其包括底板1、下摆框2、摇摆平台3、两对驱动油缸4、油箱16、液压油泵17、蓄能器18、两个伺服阀19。

如图1所示，当工况需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动时，此时对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统的下摆框2的两端通过第一转动副201与底板1连接，第一转动副201的轴线平行于底板1所在平面，摇摆平台3下端两侧的连接耳通过第二转动副202与下摆框2连接，第二转动副202的轴线与第一转动副201的轴线垂直并相交，构成第一万向铰，下摇摆框2和摇摆平台3构成了等效大U铰。摇摆平台3的法向中心线通过第一万向铰的中心O且垂直于第一转动副201轴线和第二转动副202轴线，两对驱动油缸4的缸筒下端分别通过万向铰座与底板1连接，四个万向铰座相对于第一万向铰的中心O对称布置在底板1上，且万向铰座中心位于平行于底板1平面的同一平面上，两对驱动油缸4缸杆上端分别通过球铰与摇摆平台3连接，且四个球铰相对于所述摇摆平台3法向中心线301对称布置，四个球铰中心位于垂直摇摆平台3法向中心线301的同一平面上。

如图2所示，所述四个驱动油缸对称布置的两个组成一对，包括第一驱动油缸、第二驱动油缸、第三驱动油缸、第四驱动油缸，所述第一驱动油缸401的上腔与所述第三驱动油缸403的下腔通过第一油管29连通，所述第一驱动油缸401的下腔与所述第三驱动油缸403的上腔通过第二油管30连通，实现两缸反向连通；所述第二驱动油缸402的上腔与所述第四驱动油缸404的下腔通过第三油管31连通，所述第二驱动油缸402的下腔与所述第四驱动油缸404的上腔通过第四油管32连通，实现两缸反向连通；所述伺服阀19，包括第一伺服阀1901、第二伺服阀1902，所述的第一油管29与所述第一伺服阀1901的A口连通，第二油管30与所述第一伺服阀1901的B口连通，第一伺服阀1901的P口与液压油泵17连通，第一伺服阀1901的T口与所述油箱16连通；所述的第三油管31与所述第二伺服阀1902的A口连通，第四油管32与所述第二伺服阀1902的B口连通，第二伺服阀1902的P口与液压油泵17连通，第二伺服阀1902的T口与所述油箱16连通；第一伺服阀1901和第二伺服阀1902控制四个驱动油缸4两推两拉直接并联驱动摇摆平台3实现双轴摇摆运动。

如图3所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且需要回转变幅时，此时对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统的摇摆平台3上端可添加第三转动副501、回转平台6、回转驱动器7，第三转动副501与摇摆平台3的上平面连接，第三转动副501轴线与摇摆平台3法向中心线301重合，回转平台6与第三转动副501连接，回转驱动器7位于第三转动副501一侧，且第三转动副501通过回转驱动器7驱动。

在一种优选方式中，回转驱动器7能为采用液压马达、电动缸等装置。

在一种优选方式中，如图4所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且需要补偿升沉运动或者提供升降运动时，此时对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统的摇摆平台3亦能为中空筒形，其内部包括升降柱8和一个直线驱动器9，所述升降柱8与摇摆平台3构成第一移动副302，第一移动副302方向与摇摆平台3法向中心线301方向平行，升降柱8上端内平面与直线驱动器9上端通过铰链连接，直线驱动器9的下端与下摆框2底板上平面通过铰链连接，直线驱动器9的轴线与摇摆平台3法向中心线301重合，直线驱动器9驱动升降柱8做升沉运动。

在一种优选方式中，直线驱动器9能为采用液压缸、电动缸等装置。

如图5所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且在补偿升沉运动或者提供升降运动时，需要回转变幅，此时对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统的升降柱8上端可添加第四转动副502、回转平台6、回转驱动器7，第四转动副502与升降柱8的上平面连接，第四转动副502轴线与摇摆平台3法向中心线301重合，回转平台6于第四转动副502连接，回转驱动器7位于第四转动副502一侧，且第四转动副502通过回转驱动器7驱动。

在一种优选方式中，如图6所示，当摇摆平台工作受到较大的扭转力时，此时对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统的所述摇摆平台3可添加立框10、纵向弧形导轨11、横向弧形导轨12、平行杆13，所述立框10与底板1上平面固定连接，所述驱动油缸4通过万向铰座与立框10的立柱连接，两条纵向弧形导轨11分别固连在立框10上部，且两条纵向弧形导轨11的圆弧中心与第一转动副201中心线共线，所述两条横向弧形导轨12两端通过两个等长平行杆13固定连接成横向弧形导轨框，两条横向弧形导轨12通过滑块在两条纵向弧形导轨11中滑动，且两条横向弧形导轨12圆弧中心与第二转动副202中心线共线，所述摇摆平台3通过滑块在横向弧形导轨框内滑动。

在一种优选方式中，如图7所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且具有补偿升沉运动或者提供升降运动且具有回转变幅，需要再微调横摇和纵摇运动或者提供较小的横向和纵向摆动时，此时对缸反向连通驱动双轴摇摆平台系统的所述升降柱8上端可添加第六转动副503、回转平台6、回转驱动器7、两个上端直线驱动器14、上端摇摆平台15，所述第六转动副503与升降柱8上平面连接，第六转动副503轴线与摇摆平台3法向中心线301重合，所述回转平台6与第六转动副503连接，所述回转驱动器7位于第六转动副503一侧，且第六转动副503通过回转驱动器7驱动，两个上端直线驱动器14相对于第一转动副201轴线和摇摆平台方向中心线301构成的平面对称分布，两个上端直线驱动器14上端通过铰链与上端摇摆平台15下平面连接，两个上端直线驱动器14的下端通过铰链与转动平台6连接，上端摇摆平台15通过第五转动副601与转动平台6连接，第五转动副601轴线平行于第一转动副的轴线和第二转动副的轴线所在的平面，两个上端直线驱动器14一个伸出、另一个缩回时，驱动上端摇摆平台15通过第五转动副601转动。

如图8和图9所示，一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线平行于第一转动副201轴线，与摇摆平台3连接的球铰中心连线垂直于第二转动副202轴线，另一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线垂直于第一转动副201轴线，与摇摆平台3连接的球铰中心连线平行于第二转动副202轴线；或者一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线与第一转动副201轴线夹角为45度，与摇摆平台3连接的球铰中心连线与第二转动副202轴线夹角为45度，另一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线与第一转动副201轴线夹角为45度，与摇摆平台3连接的球铰中心连线与第二转动副202轴线夹角为45度。

在一种优选方式中，驱动油缸4可根据工况要求设置为四对、六对等。

在一种优选方式中，每个驱动油缸4与摇摆平台3连接的球铰中心和与底板1连接的万向铰中心两者连线与底板1之间的夹角可以为90度、60度、45度。

如图10所示，蓄能器18与每对液压油缸间设置有电磁手动阀16、两个手动换向阀27、28，电磁手动阀16的A口通过第五油管33与蓄能器18连通，B口与液压油泵17连通；所述手动换向阀17的A口与第一油管29连通，B口与第二油管30连通，P口与蓄能器18连通，T口与油箱16连通，实现在系统断电或液压油泵17不工作等意外情况下，蓄能器18通过两个手动换向阀27、28，为系统提供压力，将四个液压油缸4复位，保证系统安全，此外，可在伺服阀19基础上并联一个或多个伺服阀，联合控制四个驱动油缸4，实现大流量控制。

每对液压油缸与对应伺服阀之间设置有第一电磁锥阀22和第二电磁锥阀23，第一电磁锥阀22的A口与第一油管29连通，第一电磁锥阀22的B口与第一伺服阀1901的A口连通，第二电磁锥阀23的A口与第二油管30连通，第二电磁锥阀23的B口与第一伺服阀1901的B口连通。备用伺服阀20与每对驱动油缸4之间以同样连通方式设置两个电磁锥阀24和25。电磁锥阀22、23、24、25起到液压回路锁紧功能，保证在较重负载下系统安全工作。

每个伺服阀设置一个备用伺服阀20和一个换向阀21，备用伺服阀20的A口与第一油管29连通，备用伺服阀20的B口与第二油管30连通，备用伺服阀20的T口与油箱16连通；换向阀21的A口通过第六油管34与第一伺服阀1901的P口连通，换向阀21的B口通过第七油管35与备用伺服阀20的P口连通，换向阀21的P口与油箱16连通。备用伺服阀20在第一伺服阀1901出现意外情况后，通过换向阀21实现快速切换到备用伺服阀20，保证系统正常工作。

本发明的具体操作步骤如下：

实施例1

如图1、图2和图10所示，当工况需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动时，首先，液压油泵17作为动力源将液压油送入油管，液压油从换向阀21的P口经过A口，进入第一伺服阀1901的P口，液压油从第一伺服阀1901的A口流出，通过第一油管29进入第一驱动油缸401的上腔和第三驱动油缸403的下腔，驱动缸杆运动，使第一驱动油缸401的下腔液压油与第三驱动油缸403的上腔液压油，经过第二油管30进入第一伺服阀1901的B口，从第一伺服阀1901的T口流入油箱，此时第一油管29为进油管，第二油管30为出油管，驱动第一驱动油缸401的缸杆回缩，第三驱动油缸403的缸杆伸出，同理第二伺服阀1902控制液压油，驱动第二驱动油缸402的缸杆回缩，第四驱动油缸404的缸杆伸出。

当第一伺服阀1901和第二伺服阀1902都进行了同步同向换向，即第一油管29为回油管，第二油管30为进油管，第一驱动油缸401的缸杆伸出，第三驱动油缸403的缸杆回缩，同理第二驱动油缸402的缸杆伸出，第四驱动油缸404的缸杆回缩，此时带动摇摆平台3纵摇摆动，下摆框2不动；当两个伺服阀进行了同步反向换向，即第一驱动油缸401与第二驱动油缸402运动方向相反，第三驱动油缸403与第四驱动油缸404运动方向也相反，此时驱动下摆框2横摇摆动，摇摆平台3不动；当两个伺服阀非同步换向时，四个驱动油缸4的伸出、缩回均不同步，此时驱动下摆框2横摇摆动，同时摇摆平台3纵摇摆动，此时多维运动平台具有两个自由度。

若液压系统出现故障，电磁锥阀22和23将会锁紧每对驱动油缸回路中的第一油管29、第二油管30，以实现液压锁的功能；若第一伺服阀1901出现故障，换向阀21将油路与备用伺服阀20连通，同时电磁锥阀22和23将第一伺服阀1901部分油路锁紧，电磁锥阀24和25将备用伺服阀20部分油路打开，实现第一伺服阀1901的切换；若系统断电或液压油泵17出现故障，此时手动打开电磁手动阀26、手动换向阀27和28，蓄能器18工作，提供系统所需压力，使四个液压油缸4复位；此外，可在伺服阀19基础上并联一个或多个伺服阀，联合控制驱动油缸4，实现大流量控制。

实施例2

如图3所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且需要回转变幅时，首先，摇摆平台3的上端安装有第三转动副501，将回转平台6安装在第三转动副501上端，回转驱动器7安装在第三转动副501一侧，回转驱动器7驱动第三转动副501转动进而带动回转平台6转动，第三转动副501轴线与摇摆平台3法向中心线301重合；此时摇摆平台3和下摆框2的运动以及液压系统动作与实施例1相同，此时运动平台最多可具有三个自由度。

实施例3

如图4所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且需要补偿升沉运动或者提供升降运动时，首先，摇摆平台3为中空筒形，摇摆平台3内部装有升降柱8和一个直线驱动器9，升降柱8与摇摆平台3构成第一移动副302，第一移动副301方向与摇摆平台3法向中心线方向302平行，直线驱动器9驱动升降柱8在摇摆平台3内做升沉运动，升降柱8上端内平面与直线驱动器9上端通过铰链连接，直线驱动器9的下端与下摆框2底板上平面通过铰链连接，直线驱动器9的轴线与摇摆平台3法向中心线301重合；此时摇摆平台3和下摆框2的运动以及液压系统动作与实施例1相同，此时运动平台最多可具有三个自由度。

实施例4

如图5所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且在补偿升沉运动或者提供升降运动时，需要回转变幅时，首先，升降柱8上端安装有第四转动副502，将回转平台6安装在第四转动副502上端，第四转动副502轴线与摇摆平台3法向中心线301重合，回转驱动器7安装在第四转动副502一侧，回转驱动器7驱动第六转动副502转动进而带动回转平台6转动；此时摇摆平台3和下摆框2的运动以及液压系统动作与实施例1相同，升降柱8的升沉运动与实施例3相同，此时运动平台最多可具有四个自由度。

实施例5

如图6所示，当摇摆平台工作受到较大的扭转力时，首先，摇摆平台3可添加立框10、纵向弧形导轨11、横向弧形导轨12、平行杆13，所述立框10与底板1上平面连接，所述驱动油缸4通过万向铰座与立框10的立柱连接，两条纵向弧形导轨11分别固连在立框10上部，且两条纵向弧形导轨11的圆弧中心与第一转动副201中心线共线，所述两条横向弧形导轨12两端通过两个等长平行杆13固定连接成横向弧形导轨框，两条横向弧形导轨12通过滑块在两条纵向弧形导轨11中滑动，且两条横向弧形导轨12圆弧中心与第二转动副202中心线共线，所述摇摆平台3通过滑块在横向弧形导轨框内滑动。

实施例6

如图7所示，当工况不仅需要补偿横摇和纵摇运动或者需要提供横向和纵向摆动，而且具有补偿升沉运动或者提供升降运动且具有回转变幅，需要再微调横摇和纵摇运动或者提供较小的横向和纵向摆动时，首先，升降柱8的上端可添加第六转动副503、回转平台6、回转驱动器7、两个上端直线驱动器14、上端摇摆平台15，所述第六转动副503与升降柱8上平面连接，第六转动副503轴线与摇摆平台3法向中心线301重合，所述回转平台6与第六转动副503连接，所述回转驱动器7位于第六转动副503一侧，且第六转动副503通过回转驱动器7驱动，两个上端直线驱动器14相对于第一转动副201轴线和摇摆平台方向中心线301构成的平面对称分布，两个上端直线驱动器14上端通过铰链与上端摇摆平台15下平面连接，两个上端直线驱动器14的下端通过铰链与转动平台6连接，上端摇摆平台15通过第五转动副601与转动平台6连接，第五转动副601轴线第一转动副的轴线和第二转动副的轴线所在的平面，两个上端直线驱动器14一个伸出、另一个缩回时，驱动上端摇摆平台15通过第五转动副601转动；此时摇摆平台3和下摆框2的运动以及液压系统动作与实施例1相同，此时运动平台最多可具有五个自由度。

实施例7

如图8和图9所示，一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线平行于第一转动副201轴线，与摇摆平台3连接的球铰中心连线垂直于第二转动副202轴线，另一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线垂直于第一转动副201轴线，与摇摆平台3连接的球铰中心连线平行于第二转动副202轴线；或者一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线与第一转动副201轴线夹角为45度，与摇摆平台3连接的球铰中心连线与第二转动副202轴线夹角为45度，另一对驱动油缸4与底板1连接的万向铰中心连线与第一转动副201轴线夹角为45度，与摇摆平台3连接的球铰中心连线与第二转动副202轴线夹角为45度；每个驱动油缸4与摇摆平台3连接的球铰中心和与底板1连接的万向铰中心两者连线与底板1之间的夹角可以为90度、60度、45度。

本发明提供的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，包括底板、下摆框、摇摆平台、四个驱动油缸、伺服阀、蓄能器、液压泵和油箱；下摆框两端与底板通过第一转动副连接，摇摆平台下端连接耳与下摆框通过第二转动副连接，第一和第二转动副轴线垂直相交，驱动油缸的缸筒下端通过万向铰与底板连接，缸杆上端通过球铰与摇摆平台连接；四个驱动油缸以第一和第二转动副轴线交点为中心对称分布，分成两对，每对油缸通过油管上下腔反向连通，并通过伺服阀控制两个油缸一推一拉反向运动，四个油缸在两个输入信号控制下实现两推两拉直接驱动摇摆平台实现双轴摇摆运动。本发明解决了双轴摇摆平台直接驱动作用力不对称和多缸驱动冗余控制问题，提升了双轴摇摆平台的承载能力，特别是摇摆平台上可方便地串联移动模块和转动模块，构成多轴运动平台。

本发明的对缸为两个中心对称布置的驱动油缸；下摆框通过第一转动副与底板连接，第一转动副轴线平行于底板平面，下摆框可以绕第一转动副转动；摇摆平台通过第二转动副与下摆框连接，摇摆平台可以绕第二转动副转动，第二转动副轴线与第一转动副轴线垂直并相交，构成第一万向铰；两对驱动油缸的缸筒下端分别通过万向铰与底板连接，缸杆上端分别通过球铰与摇摆平台连接，两对油缸可以驱动下摆框横摇、摇摆平台纵摇或上下摆框同时运动；每对油缸的上下腔通过油管彼此连通，通过对应的伺服阀，控制每对油缸反向运动；本发明解决了双轴摇摆平台直接驱动作用力不对称和驱动冗余问题，提升了双轴摇摆平台的承载能力，特别是摇摆平台可方便地串联移动副和转动副，构成多维摇荡运动模拟系统，其还可以作为摇荡补偿系统根据需求进一步添加克令吊、舷桥和挖机等构成具有补偿功能的施工作业装备。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，其包括下摆框、摇摆平台、四个驱动油缸和伺服阀，

所述下摆框的两端通过第一转动副与底板连接，第一转动副的轴线平行于底板平面，所述摇摆平台通过第二转动副与下摆框连接，第二转动副的轴线与第一转动副的轴线垂直并相交，构成第一万向铰；摇摆平台的中心线通过第一万向铰的中心且垂直于第一转动副的轴线和第二转动副的轴线；

所述四个驱动油缸的缸筒下端分别通过万向铰座与底板连接，四个万向铰座相对于第一万向铰的中心对称布置在底板上，所述四个驱动油缸的缸杆上端分别通过球铰与摇摆平台连接，且各个球铰相对于所述摇摆平台的中心线对称布置；所述四个驱动油缸包括第一驱动油缸、第二驱动油缸、第三驱动油缸和第四驱动油缸，且对称布置的两个驱动油缸组成一对，所述第一驱动油缸的上腔与所述第三驱动油缸的下腔通过第一油管连通，所述第一驱动油缸的下腔与所述第三驱动油缸的上腔通过第二油管连通，实现对缸反向连通；所述第二驱动油缸的上腔与所述第四驱动油缸的下腔通过第三油管连通，所述第二驱动油缸的下腔与所述第四驱动油缸的上腔通过第四油管连通，实现对缸反向连通；

所述伺服阀，包括第一伺服阀和第二伺服阀，所述的第一油管与所述第一伺服阀的A口连通，第二油管与所述第一伺服阀的B口连通，第一伺服阀的P口与液压油泵连通，第一伺服阀的T口与油箱连通；所述的第三油管与所述第二伺服阀的A口连通，第四油管与所述第二伺服阀的B口连通，第二伺服阀的P口与液压油泵连通，第二伺服阀的T口与所述油箱连通；第一伺服阀和第二伺服阀控制四个驱动油缸通过两推两拉直接并联驱动摇摆平台实现双轴摇摆运动。

2.根据权利要求1所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，所述摇摆平台上设有回转平台和回转驱动器，所述回转平台通过第三转动副与摇摆平台的上平面连接，第三转动副的轴线与摇摆平台的中心线重合，所述第三转动副通过回转驱动器驱动。

3.根据权利要求1所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，所述摇摆平台为中空筒形，中空筒形的内部包括升降柱和直线驱动器，所述升降柱与摇摆平台构成第一移动副，第一移动副的移动方向与摇摆平台的中心线方向平行，所述升降柱的上端内平面与直线驱动器的上端通过铰链连接，所述直线驱动器的下端与下摆框底板上平面通过铰链连接，直线驱动器的中心线与摇摆平台的中心线平行。

4.根据权利要求3所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，所述升降柱上设有回转平台和回转驱动器，所述回转平台通过第四转动副与升降柱的上端连接，第四转动副的轴线与摇摆平台的中心线重合，所述第四转动副通过回转驱动器驱动。

5.根据权利要求4所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，所述底板上设有立框、两条纵向弧形导轨、两条横向弧形导轨，所述立框与底板的上平面固定连接，所述驱动油缸通过万向铰座与立框的立柱连接，两条纵向弧形导轨分别固连在立框上部，且圆弧中心与第一转动副中心线共线，所述两条横向弧形导轨两端通过两个等长平行杆固定连接成横向弧形导轨框，两条横向弧形导轨通过滑块在纵向弧形导轨中滑动，且两条横向弧形导轨圆弧中心与第二转动副中心线共线，所述摇摆平台通过滑块在横向弧形导轨框内滑动。

6.根据权利要求4所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，所述回转平台设有上端摇摆平台，上端摇摆平台通过第五转动副与回转平台连接，第五转动副的轴线平行于第一转动副的轴线和第二转动副的轴线所在的平面。

7.根据权利要求1所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线平行于第一转动副轴线，与摇摆平台连接的球铰中心连线垂直于第二转动副轴线，另一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线垂直于第一转动副轴线，与摇摆平台连接的球铰中心连线平行于第二转动副轴线；

或者，一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线与第一转动副轴线夹角为45度，与摇摆平台连接的球铰中心连线与第二转动副轴线夹角为45度，另一对驱动油缸与底板连接的万向铰中心连线与第一转动副轴线夹角为45度，与摇摆平台连接的球铰中心连线与第二转动副轴线夹角为45度。

8.根据权利要求1所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，每对液压油缸与蓄能器相连，每对液压油缸与蓄能器之间设置有电磁手动阀和手动换向阀，所述电磁手动阀的A口通过第五油管与所述蓄能器连通，所述电磁手动阀的B口与所述油泵连通，所述手动换向阀的A口与第一油管连通，所述手动换向阀的B口与第二油管连通，所述手动换向阀的P口与蓄能器连通，所述手动换向阀的T口与油箱连通，从而当故障时实现手动复位四个驱动油缸。

9.根据权利要求8所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，每对驱动油缸与对应伺服阀之间设置有第一电磁锥阀和第二电磁锥阀，所述第一电磁锥阀的A口与第一油管连通，所述第一电磁锥阀的B口与伺服阀的A口连通，所述第二电磁锥阀的A口与第二油管连通，所述第二电磁锥阀的B口与伺服阀的B口连通。

10.根据权利要求1所述的对缸反向连通驱动双轴摇摆运动平台系统，其特征在于，每个伺服阀设置一个备用伺服阀和一个换向阀，所述备用伺服阀的A口与第一油管连通，备用伺服阀的B口与第二油管连通，备用伺服阀的T口与所述油箱连通，所述换向阀的A口通过第六油管与所述伺服阀的P口连通，所述换向阀的B口通过第七油管与所述备用伺服阀的P口连通，所述换向阀的P口与所述油箱连通，伺服阀出现故障时，通过换向阀切换到备用伺服阀。

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