CN202964644U - 一种电动二自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动二自由度运动平台，包括底框和上平台，其还包括并排固装于所述底框上的第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构，并且，所述第一驱动传动机构和第二驱动传动机构的结构相同，所述第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构分别与所述上平台球铰连接。所述电动二自由度运动平台将机械系统曲柄连杆机构应用到并联二自由度机构中，伺服电机转动带动上平台运动，从而运动控制器控制伺服电机的转动即可实现上平台的侧倾与俯仰运动。相比传统的液压伺服控制，本运动平台结构简单，控制精度高，噪音小，便于维修，设计成本大大降低。

Description

一种电动二自由度运动平台

技术领域

本实用新型涉及机械工程领域，尤其涉及一种具有侧倾与俯仰二自由度的电动二自由度运动平台。

背景技术

电动二自由度运动平台是并联机器人的一种。由于并联机器人具有刚度大、承载能力强、位置误差不积累等诸多特点，特别是其在许多领域的重要应用，弥补了串联机器人的不足，扩大了整个机器人的应用范围，已经成为机器人领域研究的热点。并联机器人已经在航空、航天、海底作业、地下开采、制造业、生物工程以及微机电系统等方面得到广泛而重要的应用。近年来，并联机器人应用于运动仿真领域，主要用于训练、研究、开发和娱乐等方面。运动仿真因能给人以动感刺激而逐渐进入娱乐业。运动的并联平台配以视景、音响以及触觉等，给人以一种身临其境的感觉，如美国的Disneyland和Space Camp,以及日本的“星球航行”、“宇宙航行”等娱乐设施均采用了并联机构的平台。

然而，传统的电动二自由度运动平台的结构复杂，其一般是采用液压伺服机构作为驱动传动机构，控制精度低，噪音大，维修难度大，并且设计成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种结构简单、控制精度高、设计成本低的电动二自由度运动平台。

为实现上述目的，所述电动二自由度运动平台，包括底框和上平台，其特点是，所述电动二自由度运动平台还包括并排固装于所述底框上的第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构，并且，所述第一驱动传动机构和第二驱动传动机构的结构相同，所述第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构分别与所述上平台球铰连接。

优选的是，所述第一驱动传动机构包括伺服电机、轴组件和连杆组件，其中，

所述轴组件包括轴、传动板、紧定螺钉和两个轴用挡圈；所述连杆组件包括连杆、以及螺纹配合连接于所述连杆两端的第一杆端关节轴承和第二杆端关节轴承；

在所述传动板的正面的左侧和右侧分别开设有第一通孔和第二通孔；所述伺服电机的输出轴上开设有平键凹槽，该输出轴通过平键与传动板的第一通孔配合连接，所述轴的一端与该传动板的第二通孔配合连接，所述轴的另一端固装有第一杆端关节轴承座，所述第一杆端关节轴承转动安装在所述第一杆端关节轴承座内；所述第二杆端关节轴承转动安装在固装于所述上平台上的第二杆端关节轴承座内；所述紧定螺钉贯穿传动板的右侧面并抵在所述轴的侧面上，使所述轴固装于传动板上；并且，

所述两个轴用挡圈均套设在所述轴上，并且，所述两个轴用挡圈分别位于传动板的两侧。

优选的是，所述支撑机构为十字轴万向节，所述底框上固装有立柱，该十字轴万向节的一端焊接在所述立柱的顶部，另一端固装在所述上平台上。

优选的是，所述支撑机构包括立柱支撑架、第一定位环、第二定位环、销轴、销子和上支撑架，其中，

所述底框上固装有立柱，所述立柱支撑架的下表面固装在该立柱的顶部；所述立柱支撑架的上表面的两端凸设有第一连接柱和第二连接柱；

所述上支撑架呈“T”字型，该上支撑架包括横向的第一支撑架和纵向的第二支撑架，所述第二支撑架的顶部固装有关节轴承，所述关节轴承转动安装在固装于第一支撑架上的关节轴承座内；所述上支撑架位于立柱支撑架的上方，所述销轴依次贯穿第一连接柱、第二支撑架和第二连接柱并在一端通过所述销子进行固定；所述第一支撑架的上表面通过螺钉固装在所述上平台上；并且，

所述第一定位环套设在所述销轴上且位于第一连接柱和第二支撑架之间，所述第二定位环套设在所述销轴上且位于第二支撑架和第二连接柱之间。

本实用新型的有益效果在于，所述电动二自由度运动平台将机械系统曲柄连杆机构应用到并联二自由度机构中，伺服电机转动带动上平台运动，从而运动控制器控制伺服电机的转动即可实现上平台的侧倾与俯仰运动。相比传统的液压伺服控制，本运动平台结构简单，控制精度高，噪音小，便于维修，设计成本大大降低。

附图说明

图1示出了本实用新型所述的电动二自由度运动平台的结构示意图，其中，支撑机构为十字轴万向节。

图2示出了图1中所示的十字轴万向节的结构示意图。

图3示出了本实用新型的另一个实施例的结构示意图，图中只示出了一侧的驱动传动机构。

图4示出了图3中所示的底框的结构示意图。

图5示出了图3中所示的轴组件的结构示意图。

图6示出了图5中示出的传动板的结构示意图。

图7示出了图3中所示的连杆组件的结构示意图。

图8示出了图3中所示的支撑组件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明：

如图1和图3所示，所述电动二自由度运动平台，包括底框1、上平台6、以及并排固装于所述底框1上的第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构。其中，所述二自由度运动平台为并联机器人机构，其动力传动的路线为两条并联机构，即第一驱动传动机构和第二驱动传动机构，所述第一驱动传动机构和第二驱动传动机构的结构相同且对称设置，并且，所述第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构分别与所述上平台6球铰连接。

具体地，如图4所示，所述底框1由底框主体101、立柱底板102、立柱103和电机底座104组成。底框主体101由相同型号不同长度的方钢管焊合而成。立柱底板102焊接在底框主体101之上。立柱103与立柱底板102焊接在一起。两组电机底座104分别焊接在底框主体101之上，同时每组电机底座104均加工有四个螺纹孔，用来固定伺服电机2。伺服电机2通过螺栓固定在电机底座104上。

由于第一驱动传动机构和第二驱动传动机构的结构相同，现在仅介绍第一驱动传动机构的结构，以作为代表。如图5至7所示，所述第一驱动传动机构包括伺服电机2、轴组件3和连杆组件4，其动力传递路线为：伺服电机2——轴组件3——连杆组件4——上平台6。其中：

所述伺服电机2（包括第二驱动传动机构中的伺服电机）的转速由系统的运动控制器控制，以实现上平台6的侧倾和俯仰运动，所述运动控制器存有由上位机预先上载到其中的上平台6位置代码，该位置代码由数据采集传感器及上位机数据采集系统得到。

所述轴组件3包括轴301、传动板303、紧定螺钉302和两个轴用挡圈304、305；所述连杆组件4包括连杆402、以及螺纹配合连接于所述连杆402两端的第一杆端关节轴承401和第二杆端关节轴承403。

在所述传动板303的正面的左侧和右侧分别开设有第一通孔3031和第二通孔3032；所述伺服电机2的输出轴上开设有平键凹槽，该输出轴通过平键与传动板303的第一通孔3031配合连接，因此，伺服电机2的输入轴301的动力通过平键传递给传动板303。所述轴301的一端与该传动板303的第二通孔3032配合连接，所述轴301的另一端固装有第一杆端关节轴承座，所述第一杆端关节轴承401转动安装在所述第一杆端关节轴承座内；所述第二杆端关节轴承403转动安装在固装于所述上平台6上的第二杆端关节轴承座内。并且，所述两个轴用挡圈304、305均套设在所述轴301上，并且，所述两个轴用挡圈304、305分别位于传动板303的两侧。

为防止所述轴301从第二通孔3032中滑出，在传动板303的正面开设有螺纹孔，用紧定螺钉302将轴301与传动板303固定，即所述紧定螺钉302贯穿传动板303的右侧面并抵在伸至第二通孔3032内的所述轴301的侧面上，使所述轴301固装于传动板303上。因此，传动板303带动轴组件3转动，动力经所述轴301传递给连杆组件4。

所述支撑机构可以为十字轴万向节51，如图1和图2所示，所述底框主体101上固装有立柱103，该十字轴万向节51的一端焊接在所述立柱103的顶部，另一端固装在所述上平台6上。

此外，所述支撑机构还可以是以下的支撑架组件52的结构：如图8所示，所述支撑架组件52包括立柱支撑架521、第一定位环522、第二定位环529、销轴523、销子526和上支撑架524，其中：

所述底框主体101上固装有立柱103，所述立柱支撑架521的下表面固装在该立柱103的顶部；所述立柱支撑架521的上表面的两端凸设有第一连接柱527和第二连接柱528。

所述上支撑架524呈“T”字型，该上支撑架524包括横向的第一支撑架5241和纵向的第二支撑架5242，所述第二支撑架5242的顶部固装有关节轴承，所述关节轴承转动安装在固装于第一支撑架5241上的关节轴承座内。所述上支撑架524位于立柱支撑架521的上方，所述销轴523依次贯穿第一连接柱527、第二支撑架5242和第二连接柱528并在一端通过所述销子526进行固定；所述第一支撑架5241的上表面通过螺钉固装在所述上平台6上。并且，所述第一定位环522套设在所述销轴523上且位于第一连接柱527和第二支撑架5242之间，所述第二定位环529套设在所述销轴523上且位于第二支撑架5242和第二连接柱528之间，防止在上平台6运动的过程中，上支撑架524与立柱支撑架521之间发行运动干涉。

上述结构保证了立柱支撑架521与上支撑架524有两个转动自由度，即上平台6可相对底框主体101做侧倾与俯仰两个自由度运动。另外，在上平台6静止的状态下，所述立柱103起支撑上平台6的作用。

值得说明的是，本实用新型所述的电动二自由度运动平台可应用于游戏运动仿真模拟器及动感影院等场合。

综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。

Claims (4)

1.一种电动二自由度运动平台，包括底框和上平台，其特征在于：所述电动二自由度运动平台还包括并排固装于所述底框上的第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构，并且，所述第一驱动传动机构和第二驱动传动机构的结构相同，所述第一驱动传动机构、支撑机构和第二驱动传动机构分别与所述上平台球铰连接。

2.根据权利要求1所述的电动二自由度运动平台，其特征在于：所述第一驱动传动机构包括伺服电机、轴组件和连杆组件，其中，

所述轴组件包括轴、传动板、紧定螺钉和两个轴用挡圈；所述连杆组件包括连杆、以及螺纹配合连接于所述连杆两端的第一杆端关节轴承和第二杆端关节轴承；

在所述传动板的正面的左侧和右侧分别开设有第一通孔和第二通孔；所述伺服电机的输出轴上开设有平键凹槽，该输出轴通过平键与传动板的第一通孔配合连接，所述轴的一端与该传动板的第二通孔配合连接，所述轴的另一端固装有第一杆端关节轴承座，所述第一杆端关节轴承转动安装在所述第一杆端关节轴承座内；所述第二杆端关节轴承转动安装在固装于所述上平台上的第二杆端关节轴承座内；所述紧定螺钉贯穿传动板的右侧面并抵在所述轴的侧面上，使所述轴固装于传动板上；并且，

所述两个轴用挡圈均套设在所述轴上，并且，所述两个轴用挡圈分别位于传动板的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的电动二自由度运动平台，其特征在于：所述支撑机构为十字轴万向节，所述底框上固装有立柱，该十字轴万向节的一端焊接在所述立柱的顶部，另一端固装在所述上平台上。

4.根据权利要求1或2所述的电动二自由度运动平台，其特征在于：所述支撑机构包括立柱支撑架、第一定位环、第二定位环、销轴、销子和上支撑架，其中，

所述底框上固装有立柱，所述立柱支撑架的下表面固装在该立柱的顶部；所述立柱支撑架的上表面的两端凸设有第一连接柱和第二连接柱；

所述上支撑架呈“T”字型，该上支撑架包括横向的第一支撑架和纵向的第二支撑架，所述第二支撑架的顶部固装有关节轴承，所述关节轴承转动安装在固装于第一支撑架上的关节轴承座内；所述上支撑架位于立柱支撑架的上方，所述销轴依次贯穿第一连接柱、第二支撑架和第二连接柱并在一端通过所述销子进行固定；所述第一支撑架的上表面通过螺钉固装在所述上平台上；并且，

所述第一定位环套设在所述销轴上且位于第一连接柱和第二支撑架之间，所述第二定位环套设在所述销轴上且位于第二支撑架和第二连接柱之间。

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