CN114274120B - 一种分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，涉及调姿台技术领域。具有冗余驱动功能，能够改善并联机构的性能。该六自由度调姿台包括固定基座、运动平台和沿周向均布在固定基座与运动平台之间的三个系统支链；系统支链包括核心支链、主支链、副支链和连接架；核心支链包括第一直线驱动装置和连接平台，连接平台设置在第一直线驱动装置的固定端上；第一直线驱动装置的两端分别与运动平台和连接架铰接；副支链包括两端分别与连接平台和连接架铰接的第二直线驱动装置；主支链包括两端分别与第一直线驱动装置的伸缩端和运动平台铰接的第三直线驱动装置；连接架连接在固定基座上。本申请用于提升六自由度调姿台的性能。
Description
技术领域
本申请涉及调姿台技术领域，尤其涉及一种分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台。
背景技术
近年来，随着并联机构相关理论的不断深入与应用领域的不断拓展，并联机构被广泛应用在虚拟轴机床、微动操作台、各种运动模拟器等方面，并联机构与串联机构在结构和性能特点上呈对偶关系，并联机构与串联机构相比，具有以下特点：结构紧凑；刚度高；承载能力强；累积误差影响小，精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，有利于减小运动负荷，系统惯性低进而动态响应好等特点。现有的六自由度调姿台大多为三个分支，分支中不含闭环的机构，因此，不具有冗余驱动的功能，且其承载力和稳定性均较差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请的实施例提供一种分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，采用三个系统支链，每个系统支链均包含核心支链、副支链和主支链，构成了具有冗余驱动功能的机构，从而改善了并联机构的性能。
为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，包括固定基座、运动平台和设置在所述固定基座与所述运动平台之间的三个系统支链；三个所述系统支链沿周向均布在所述固定基座上；所述系统支链包括核心支链、主支链、副支链和连接架；所述核心支链包括第一直线驱动装置和连接平台，所述连接平台设置在所述第一直线驱动装置的固定端上；所述第一直线驱动装置的两端分别与所述运动平台和所述连接架铰接；所述副支链包括第二直线驱动装置，所述第二直线驱动装置的两端分别与所述连接平台和所述连接架铰接；所述主支链包括第三直线驱动装置，所述第三直线驱动装置的两端分别与所述第一直线驱动装置的伸缩端和所述运动平台铰接；所述连接架连接在所述固定基座上。
进一步地，所述第一直线驱动装置的伸缩端设有支臂末端连接组件，所述支臂末端连接组件通过球铰连接在所述运动平台上；所述第三直线驱动装置铰接在所述支臂末端连接组件上。
进一步地，所述连接架与所述第一直线驱动装置、所述第二直线驱动装置和所述第三直线驱动装置之间均通过第一万向节组件连接；所述连接平台与所述第二直线驱动装置之间通过第二万向节组件连接；所述支臂末端连接组件和所述第三直线驱动装置之间通过第三万向节组件连接。
进一步地，所述第一万向节组件为虎克铰；所述第二万向节组件和所述第三万向节组件均为虎克铰。
进一步地，所述第一直线驱动装置、所述第二直线驱动装置和所述第三直线驱动装置均为电动推杆。
进一步地，所述电动推杆的固定端与所述连接架连接，伸缩端与所述运动平台、连接平台或所述支臂末端连接组件连接。
进一步地，所述固定基座为正六边形，三个所述连接架间隔设置在所述运动平台对应的顶点处；所述运动平台为正六边形，三个所述球铰间隔设置在所述运动平台对应的顶点处。
进一步地，所述连接架为三角形，所述第一直线驱动装置、所述第二直线驱动装置和所述第三直线驱动装置分别设置在所述三角形对应的顶点处。
进一步地，所述固定基座、所述连接架和所述运动平台均为镂空板。
进一步地，所述镂空板中的镂空图案包括三角形。
本申请相比现有技术具有以下有益效果：
1、本申请采用三个系统支链，每个系统支链均包含核心支链、副支链和主支链，可以实现上下、左右和前后的移动及绕X轴，绕Y轴和绕Z轴的摆动，并构成了具有冗余驱动功能的机构，从而可以优化输入力、降低调姿台关节内力，进而提高调姿台的力传递能力并改善调姿台的性能，此外，还可以使调姿台保持确定的输入力或速度，从而使调姿台在奇异位形也能正常工作。
2、本申请中的核心支链与副支链形成闭环机构，具有承载能力强、稳定性好等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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申请的一些实施例，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为本申请实施例分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台的立体结构示意图；
图2为本申请实施例分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台中系统支链的立体结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
参照图1和图2，本申请的实施例提供了一种分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，包括固定基座1、运动平台2和设置在固定基座1与运动平台2之间的三个系统支链3。三个系统支链3沿周向均布在固定基座1上。
系统支链3包括核心支链31、副支链32、主支链33和连接架34。核心支链31和副支链32位于同一个平面内且形成闭环结构。核心支链31和主支链33也位于同一个平面内。
具体的，核心支链31包括第一直线驱动装置311和连接平台312。第一直线驱动装置311为电动推杆。连接平台312为固定在第一直线驱动装置311的固定端上的连接板。第一直线驱动装置311的伸缩端固连支臂末端连接组件313，支臂末端连接组件313通过球铰314连接在运动平台2上。第一直线驱动装置311的固定端通过第一万向节组件315与连接架34连接，第一万向节组件315为虎克铰。连接架34通过螺钉固连在固定基座1上。
副支链32位于核心支链31的侧方，具体的，副支链32包括第二直线驱动装置321，第二直线驱动装置321也为电动推杆。第二直线驱动装置321的固定端通过第一万向节组件315与连接架34连接，第二直线驱动装置321的伸缩端通过第二万向节组件322与连接平台312连接。第二万向节组件322为虎克铰。
主支链33包括第三直线驱动装置331，第三直线驱动装置331也为电动推杆。第三直线驱动装置331的固定端通过第一万向节组件315与连接架34连接，第三直线驱动装置331的伸缩端通过第三万向节组件332连接在支臂末端连接组件313上。第三万向节组件332也为虎克铰。
本申请实施例分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台可以实现上下、左右和前后的移动及绕X轴，绕Y轴和绕Z轴的摆动，而且本申请实施例又包含了三个系统支链，相当于嵌套了九个支链，也就构成了冗余驱动的机构，冗余驱动可以改善并联机构的性能，国内外对此方向研究内容较少，对冗余驱动深入研究，对改善并联机构运动学性能和优化并联机构的驱动力(力矩)具有重要意义。
固定基座1和运动平台2为均正六边形，连接架34为三角形。三个连接架34间隔设置在运动平台2对应的顶点处，三个球铰314间隔设置在运动平台2对应的顶点处，第一直线驱动装置311、第二直线驱动装置321和第三直线驱动装置331分别设置在三角形对应的顶点处。
固定基座1、连接架34和运动平台2均为镂空板，镂空板中的镂空图案包括三角形，由此，既可以减轻重量，又可以增强性。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，
包括固定基座、运动平台和设置在所述固定基座与所述运动平台之间的三个系统支链；三个所述系统支链沿周向均布在所述固定基座上；
所述系统支链包括核心支链、主支链、副支链和连接架；所述核心支链包括第一直线驱动装置和连接平台，所述连接平台设置在所述第一直线驱动装置的固定端上；所述第一直线驱动装置的两端分别与所述运动平台和所述连接架铰接；所述副支链包括第二直线驱动装置，所述第二直线驱动装置的两端分别与所述连接平台和所述连接架铰接；所述主支链包括第三直线驱动装置，所述第三直线驱动装置的两端分别与所述第一直线驱动装置的伸缩端和所述运动平台铰接；所述连接架连接在所述固定基座上；
所述第一直线驱动装置的伸缩端设有支臂末端连接组件，所述支臂末端连接组件通过球铰连接在所述运动平台上；所述第三直线驱动装置铰接在所述支臂末端连接组件上；
所述连接架与所述第一直线驱动装置、所述第二直线驱动装置和所述第三直线驱动装置之间均通过第一万向节组件连接；所述连接平台与所述第二直线驱动装置之间通过第二万向节组件连接；所述支臂末端连接组件和所述第三直线驱动装置之间通过第三万向节组件连接。
2.根据权利要求1所述的分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，所述第一万向节组件为虎克铰；所述第二万向节组件和所述第三万向节组件均为虎克铰。
3.根据权利要求1所述的分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，所述第一直线驱动装置、所述第二直线驱动装置和所述第三直线驱动装置均为电动推杆。
4.根据权利要求3所述的分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，所述电动推杆的固定端与所述连接架连接，伸缩端与所述运动平台、连接平台或所述支臂末端连接组件连接。
5.根据权利要求1所述的分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，所述固定基座为正六边形，三个所述连接架间隔设置在所述运动平台对应的顶点处；所述运动平台为正六边形，三个所述球铰间隔设置在所述运动平台对应的顶点处。
6.根据权利要求1所述的分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，所述连接架为三角形，所述第一直线驱动装置、所述第二直线驱动装置和所述第三直线驱动装置分别设置在所述三角形对应的顶点处。
7.根据权利要求1所述的分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，所述固定基座、所述连接架和所述运动平台均为镂空板。
8.根据权利要求7所述的分支含闭环的冗余驱动六自由度调姿台，其特征在于，所述镂空板中的镂空图案包括三角形。
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