CN113478460A - 一种六自由度柔顺恒力隔振平台 - Google Patents

一种六自由度柔顺恒力隔振平台 Download PDF

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李保坤
韩迎鸽
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B25J9/0054—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a spherical joint at the base

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Abstract

本发明公开了一种六自由度柔顺恒力隔振平台，涉及精密机械技术领域。本发明的平台主要由动平台、定平台和柔性支链组成，其中，柔性支链的两端设有柔性球铰安装在动平台和定平台的凸台上，柔性支链还包括柔性支链上支撑杆和柔性支链下支撑杆。本发明通过柔顺材质的储能和方能，并通过六自由度的柔顺恒力来满足精密加工的使用需求。

Description

一种六自由度柔顺恒力隔振平台
技术领域
本发明属于精密机械技术领域，特别是涉及一种六自由度柔顺恒力隔振平台。
背景技术
随着高分辨率观测、激光加工、精密仪器使用等技术的广泛应用，对高精度、高可靠性稳定平台的需求得到进一步的扩大,为了避免由工作中基座产生的扰动会影响这些设备的正常工作，因此针对低频隔振研发适合的平台成为亟待解决的问题。
隔振平台大多采用六杆Stewart并联机构，它具有精度高、刚度大、结构稳定、承载能力强、动态特性好等优点，但是六杆Stewart并联机构的设计中多采用液压或电动滚珠丝杆式，其零件较多，在驱动中存在着摩擦磨损现象，并需要一定的相应控制时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种六自由度柔顺恒力隔振平台，通过柔顺材质的储能和方能，够简单的实现刚性隔振平台的效果，并通过六自由度的柔顺恒力来满足精密加工的使用需求。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种六自由度柔顺恒力隔振平台，包括动平台和定平台，动平台和定平台之间安装有六个柔性支链，柔性支链一端位于位于一圆上，另一端位于另一圆上，相邻两个柔性支链关于一竖直面对称，竖直面为两圆圆心及两柔性支链同一端点所在直线段中点所在的面；
柔性支链上具有柔性薄梁。
进一步地，柔性支链还包括柔性支链上支撑杆和柔性支链下支撑杆，其中，柔性支链下支撑杆为一“Y”型支撑杆，柔性支链上支撑杆的一端连接于柔性薄梁，“Y”型支撑杆的分叉端部分别连接于柔性薄梁的两端。
进一步地，柔性支链上支撑杆、柔性支链下支撑杆和柔性薄梁为一整体件。
进一步地，柔性支链的两端设有柔性球铰安装在动平台和定平台上。
进一步地，动平台和定平台上均设有凸台，柔性球铰安装在凸台上。
进一步地，动平台为六边型板或圆板的一种，定平台为六边型板或圆板的一种。
本发明具有以下有益效果：
本发明该装置是可以加工成一体式的，减少了零件装配，且该平台为柔性机构设计，如柔性支链和柔性球铰，具有柔顺机构所具备的优点减少摩擦磨损，避免润滑，本平台具有六自由度运动特性，动平台实现三自由度平动和三自由度转动，全方位的振动隔离和抑制，具有良好的精度以及可靠性。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为六自由度柔顺恒力隔振平台的示意图；
图2为柔性支链的结构示意图；
图3为柔性球铰的结构示意图；
图4为动平台的结构示意图；
图5为定平台的结构示意图；
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、动平台；2、柔性支链；201、柔性薄梁；202、柔性支链上支撑杆；203、柔性支链下支撑杆；3、柔性球铰；4、凸台；5、定平台。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-5所示，本发明为一种六自由度柔顺恒力隔振平台，该平台主要由动平台1、定平台5和柔性支链2组成。
其中，动平台1的外接圆半径小于定平台6的外接圆半径，在使用该柔顺恒力隔振平台时，动平台1、定平台5水平放置，另外的动平台1、定平台5的上两中心点所在的直线分别垂直于动平台1、定平台5。
优选的，动平台1和定平台5之间安装有六个柔性支链2，具体的，柔性支链2一端位于位于一圆上，另一端位于另一圆上，相邻两个柔性支链2关于一竖直面对称，竖直面为两圆圆心及两柔性支链2同一端点所在直线段中点所在的面。
柔性支链2上具有柔性薄梁201，使得柔性支链2具有恒力特性。
具体的，柔性支链2还包括柔性支链上支撑杆202和柔性支链下支撑杆203，其中，柔性支链下支撑杆203为“Y”型支撑杆，柔性支链上支撑杆202的一端连接于柔性薄梁201，“Y”型支撑杆的分叉端部分别连接于柔性薄梁201的两端，另外的柔性支链上支撑杆202和柔性支链下支撑杆203都呈刚性。
进一步地，柔性支链2通过基于附加弹簧的曲柄滑块机构，利用伪刚体模型法所设计的伪刚体模型，通过仿真验证得出力与位移曲线能够实现恒力特性，通过对平台建模和仿真分析得出，使得六自由度柔顺恒力隔振平台也具有恒力特性。
另外的，柔性支链上支撑杆202、柔性支链下支撑杆203和柔性薄梁201为一整体件。
进一步地，柔性支链2的两端设有柔性球铰3安装在动平台1和定平台5上，具体的，动平台1和定平台5上均设有凸台4，柔性球铰3安装在凸台4上。凸台4设计的数量对应柔性支链2的个数，其可通过柔性球铰3减少摩擦磨损和润滑。
柔性球铰3的中心点的位置按照如下方式计算法则得出。
对于六角平台型Stewart机构，点bi和Ci分别为在动平台坐标系中和定平台坐标系中的位置矢量，βm和βb分别为动平台和定平台对应边的中心角，Rm和Rb分别为动平台和定平台的外接圆半径，利用如下公式，得到bi和Ci，bi和Ci分别为动平台和定平台与各支链连接的铰接点，即上柔性球铰与下柔性球铰的中心处。柔性支链2的安装分布可以避免奇异性。
b1＝[-Rmcos(30°+βm/2) -Rmsin(30°+βm/2) 0]T
b2＝[Rmcos(30°+βm/2 -Rmsin(30°+βm/2) 0]T
b3＝[Rmcos(30°-βm/2 -Rmsin(30°-βm/2) 0]T
b4＝[Rmsin(βm/2) Rmcos(βm/2) 0]T
b5＝[-Rmsin(βm/2) Rmcos(βm/2) 0]T
b6＝[-Rmcos(30°-βm/2 -Rmsin(30°-βm/2) 0]T
C1＝[-Rbsin(βb/2) -Rbcos(βb/2) 0]T
C2＝[Rbsin(βb/2) -Rbcos(βb/2) 0]T
C3＝[Rbcos(30°-βb/2) Rbsin(30°-βb/2) 0]T
C4＝[Rbcos(30°+βb/2) Rbsin(30°+βb/2) 0]T
C5＝[-Rbcos(30°+βb/2) Rbsin(30°+βb/2) 0]T
C6＝[-Rbcos(30°-βb/2) Rbsin(30°-βb/2) 0]T
且与动平台1连接的两个相近的柔性球铰的中心点的距离，b1b2之间相对较短的距离等于b3b4的距离，也等于b5b6的距离，b2b3、b4b5、b6b1的距离相等，同理可得定平台处的柔性球铰之间的距离关系。
进一步地，动平台1为六边型板或圆板的一种，定平台5为六边型板或圆板的一种。
在使用时，定平台5固定在基座上，被操作的物体或者需要隔振的设备放在动平台1上，动平台1和物体的自重使柔性支链2的柔性薄梁201弯曲变形，使动平台1向下移动，柔性支链上支撑杆202通过柔性薄梁201弯曲变形向下移动，柔性支链下支撑杆203由于是一个刚性块不会变形，起到支撑作用，整个动平台1向下移动，使动平台1的位置达到可以实现恒力的位置区域内，且整个动平台1可以在一定位移范围内运动。
动平台1通过上下的柔性球铰3实现动平台的运动，可以在六个自由度上的运动。当在恒力位置上当工件被加工时，通过加工上下或倾斜振动时，动平台1上下振动时，动平台1的位置也在上下振动，但动平台1的位置依旧处于有效的恒力范围内，所以由基座传递给定平台5的力的大小几乎处于一个恒定不变的力，在动平台1上工件加工受到的力也处于一个恒定不变的力，由此也保护了工件加工，也提高了精度。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.一种六自由度柔顺恒力隔振平台，包括动平台(1)和定平台(5)，其特征在于：所述动平台(1)和定平台(5)之间安装有六个柔性支链(2)，所述柔性支链(2)一端位于位于一圆上，另一端位于另一圆上，相邻两个所述柔性支链(2)关于一竖直面对称，竖直面为两圆圆心及两所述柔性支链(2)同一端点所在直线段中点所在的面；
所述柔性支链(2)上具有柔性薄梁(201)。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度柔顺恒力隔振平台，其特征在于，所述柔性支链(2)还包括柔性支链上支撑杆(202)和柔性支链下支撑杆(203)，其中，所述柔性支链下支撑杆(203)为一“Y”型支撑杆，所述柔性支链上支撑杆(202)的一端连接于柔性薄梁(201)，所述“Y”型支撑杆的分叉端部分别连接于柔性薄梁(201)的两端。
3.根据权利要求2所述的一种六自由度柔顺恒力隔振平台，其特征在于，所述柔性支链上支撑杆(202)、柔性支链下支撑杆(203)和柔性薄梁(201)为一整体件。
4.根据权利要求1-3任意一所述的一种六自由度柔顺恒力隔振平台，其特征在于，所述柔性支链(2)的两端设有柔性球铰(3)安装在动平台(1)和定平台(5)上。
5.根据权利要求4所述的一种六自由度柔顺恒力隔振平台，其特征在于，所述动平台(1)和定平台(5)上均设有凸台(4)，所述柔性球铰(3)安装在凸台(4)上。
6.根据权利要求5所述的一种六自由度柔顺恒力隔振平台，其特征在于，所述动平台(1)为六边型板或圆板的一种，所述定平台(5)为六边型板或圆板的一种。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117583917A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 齐鲁工业大学(山东省科学院) 一种快刀伺服系统的组合型恒力装置及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217018A1 (de) * 2002-04-12 2003-11-06 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Kraft-Moment-Sensor
CN103438142A (zh) * 2013-08-07 2013-12-11 华中科技大学 一种六自由度主动隔振装置
CN106286692A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 华中科技大学 一种六自由度微振动抑制平台及其控制方法
CN106402233A (zh) * 2016-10-20 2017-02-15 华中科技大学 一种六自由度主被动复合定位与隔振平台
CN112757262A (zh) * 2021-01-16 2021-05-07 北京工业大学 一种具有纯移动的微动3-upu柔顺并联机构

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10217018A1 (de) * 2002-04-12 2003-11-06 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Kraft-Moment-Sensor
CN103438142A (zh) * 2013-08-07 2013-12-11 华中科技大学 一种六自由度主动隔振装置
CN106286692A (zh) * 2016-09-20 2017-01-04 华中科技大学 一种六自由度微振动抑制平台及其控制方法
CN106402233A (zh) * 2016-10-20 2017-02-15 华中科技大学 一种六自由度主被动复合定位与隔振平台
CN112757262A (zh) * 2021-01-16 2021-05-07 北京工业大学 一种具有纯移动的微动3-upu柔顺并联机构

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
曹毅;李保坤;周辉;张文祥;: "6/6-SPS型Stewart并联机构运动学正解的研究", 安徽理工大学学报(自然科学版), no. 01, 15 March 2008 (2008-03-15) *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117583917A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 齐鲁工业大学(山东省科学院) 一种快刀伺服系统的组合型恒力装置及方法
CN117583917B (zh) * 2024-01-18 2024-04-09 齐鲁工业大学(山东省科学院) 一种快刀伺服系统的组合型恒力装置及方法

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