CN209118620U - 三自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于运动模拟控制技术领域，具体涉及到一种三自由度运动平台，其包括：第一支撑平台，其包括第一前段和第一后段，所述第一前段和所述第一后段以可拆卸方式连接；第二支撑平台，其包括第二前段和第二后段，所述第二前段和所述第二后段以可拆卸方式连接；支撑柱；其中，所述支撑柱的上下两端分别与所述第一支撑平台和所述第二支撑平台抵触，协助安装所述三自由度运动平台，安装完成后，拆卸所述支撑柱。本实用新型解决现有技术中存在的三自由度运动平台，体积大，重量大，不方便拆卸、运输及安装的问题。

Description

三自由度运动平台

技术领域

本实用新型属于运动模拟控制技术领域，具体涉及到一种三自由度运动平台。

背景技术

目前，三自由度运动平台采用三自由度并联机构运动结构为平台提供动力以及运动形式。广泛用于航空、航天、船舶、汽车等行业，主要用于模拟各类飞行姿态、行驶状态等，达到培训、教学、科普以及体验的目的。

但是，现有的三自由度运动平台，体积大，重量大，不方便拆装、运输，加大了运输及安装成本。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中存在的三自由度运动平台，体积大，重量大，不方便拆卸、运输及安装的问题，而提供了一种三自由度运动平台。

本实用新型还有一个目的是提供了一种三自由度运动平台，其结构简单，重量轻，方便安装和运输。

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种三自由度运动平台，包括：

第一支撑平台，其包括第一前段和第一后段，所述第一前段和所述第一后段以可拆卸方式连接；

第二支撑平台，其包括第二前段和第二后段，所述第二前段和所述第二后段以可拆卸方式连接；

支撑柱；

其中，所述支撑柱的上下两端分别与所述第一支撑平台和所述第二支撑平台抵触，协助安装所述三自由度运动平台，安装完成后，拆卸所述支撑柱。

为了方便安装、拆卸以及运输，本实用新型中的所述第一支撑平台和所述第二支撑平台均采用分体可拆卸连接方式，两个模块均符合运输要求。

优选的是，所述第一前段和所述第一后段通过第一节点板和螺栓连接，所述第二前段和所述第二后段通过第二节点板和螺栓连接。

所述第一前段和所述第一后段通过所述第一节点板，使用高强度螺栓连接，所述第二前段和所述第二后段通过所述第二节点板，使用高强度螺栓连接，实现分体可拆卸连接，从而具有安装和拆卸及运输方便的优点。

优选的是，还包括电动缸、防扭臂及活塞筒，所述电动缸、所述防扭臂及所述活塞筒均设置在所述第一支撑平台和所述第二支撑平台形成的空间内，且所述电动缸、所述防扭臂及所述活塞筒的上下端均分别与所述第一支撑平台和所述第二支撑平台通过各个角座，使用8.8级M20螺栓连接。

本实用新型提供的三自由度运动平台通过控制系统监测、控制所述电动缸运动，借助电动缸的伸缩运动，及所述活塞筒和所述防扭臂的配合，使所述第一支撑平台在空间的X/Y/Z轴方向运动，以实现所述第一支撑平台的前后俯仰、左右摇摆以及垂直运动的运动形式，可以模拟各种运动姿态，保证了三自由度运动平台的正常运行。

优选的是，所述支撑柱的高度大于所述电动缸保持收缩时的高度。

所述第一支撑平台和所述第二支撑平台被所述支撑柱支撑，从而两个支撑平台形成的垂直高度为所述支撑柱的高度，所述电动缸保持收缩(电动缸中的活塞保持收缩)时，就比较方便能在两个支撑平台形成的空间内活动，增加了安装的空间。

优选的是，所述支撑柱的高度比所述电动缸保持收缩时的高度大100mm。

经过多次试验，所述支撑柱的高度和所述电动缸保持收缩时的高度的差值为100mm时，安装速度最快，安装的安全性最高。

优选的是，所述电动缸设置为三个所述电动缸，所述防扭臂设置为两个所述防扭臂，所述活塞筒设置在两个所述防扭臂的中间，三个所述电动缸设置在两个所述防扭臂的外两侧。

上述设备的安装顺序，能够保证所述三自由度运动平台的高效率工作。

优选的是，所述第一支撑平台、所述第二支撑平台及所述防扭臂采用20a 槽钢和20a工字钢焊接成型，且在每个交叉焊接点增加焊接节点板。

使用所述节点板加大了焊接节点处的焊缝长度，有效的提供了整体焊接强度；

而且，在保证整体结构强度与刚度的前提下，所述第一支撑平台和所述第二支撑平台及所述防扭臂使用槽钢和工字钢，有效的减轻了支撑平台的重量。

优选的是，所述电动缸为伺服电动缸。

所述伺服电动缸的控制精度可以达到0.01mm；精密控制推力，增加压力传感器，控制精度可达1％；很容易与PLC等控制系统连接，实现了高精密运动控制。噪音低，节能，干净，高刚性，抗冲击力，超长寿命，操作维护简单，实现低成本维护，且所述伺服电动缸可以在恶劣环境下无故障，防护等级可以达到IP66，长期工作，并且实现高强度，高速度，高精度定位，运动平稳，低噪音。

本实用新型的有益效果

1、本实用新型提供的三自由度运动平台，其中的所述第一支撑平台和所述第二支撑平台均采用分体可拆卸方式，使得三自由度运动平台方便安装、拆装以及运输。

2、本实用新型提供的三自由度运动平台，其中所述上第二支撑平台及所述防扭臂采用槽钢和工字钢焊接成型，且在每个交叉焊接点增加焊接节点板。不仅有效的提供了整体焊接强度，而且有效的减轻了支撑平台的重量。

3、本实用新型提供的三自由度运动平台，其结构简单，重量轻，方便安装和运输，节约了成本。

附图说明

图1为本实用新型所述的三自由度运动平台的正面图；

图2为本实用新型所述的三自由度运动平台的一侧面的结构示意图；

图3为本实用新型所述的三自由度运动平台的俯视图；

图4为本实用新型所述的三自由度运动平台的结构示意图；

图5为本实用新型所述的第一支撑平台的分体结构示意图。

其中，1-第一支撑平台，2-第一前段，3-第一后段，4-第二支撑平台，5- 第二前段，6-第二后段，7-支撑柱，8-第一节点板，9-第二节点板，10-电动缸，11-防扭臂，12-活塞筒。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或者多个其它元件或其组合的存在或添加。

本实用新型提供了一种三自由度运动平台，包括：

第一支撑平台1，其包括第一前段2和第一后段3，所述第一前段2和所述第一后段3以可拆卸方式连接；

第二支撑平台4，其包括第二前段5和第二后段6，所述第二前段5和所述第二后段6以可拆卸方式连接；

支撑柱7；

其中，所述支撑柱7的上下两端分别与所述第一支撑平台1和所述第二支撑平台4抵触，协助安装所述三自由度运动平台，安装完成后，拆卸所述支撑柱7。

为了方便安装、拆卸以及运输，本实用新型中的所述第一支撑平台1和所述第二支撑平台4均采用分体可拆卸连接方式，两个模块均符合运输要求。

在上述方案的基础上，又一个实施例，所述第一前段2和所述第一后段 3通过第一节点板8和螺栓连接，所述第二前段5和所述第二后段6通过第二节点板9和螺栓连接。

所述第一前段2和所述第一后段3通过所述第一节点板8，使用高强度螺栓连接，所述第二前段5和所述第二后段6通过所述第二节点板9，使用高强度螺栓连接，实现分体可拆卸连接，从而具有安装和拆卸及运输方便的优点。

在上述实施例的基础上，又一个实施例，还包括电动缸10、防扭臂11 及活塞筒12，所述电动缸10、所述防扭臂11及所述活塞筒12均设置在所述第一支撑平台1和所述第二支撑平台4形成的空间内，且所述电动缸10、所述防扭臂11及所述活塞筒12的上下端均分别与所述第一支撑平台1和所述第二支撑平台4通过各个角座，使用8.8级M20螺栓连接。

本实用新型提供的三自由度运动平台通过控制系统监测、控制所述电动缸运动，借助电动缸的伸缩运动，及所述活塞筒和所述防扭臂的配合，使所述第一支撑平台1在空间的X/Y/Z轴方向运动，以实现所述第一支撑平台1 的前后俯仰、左右摇摆以及垂直运动的运动形式，可以模拟各种运动姿态，保证了三自由度运动平台的正常运行。

在上述实施例的基础上，又一个实施例，所述支撑柱7的高度大于所述电动缸10保持收缩时的高度。

所述第一支撑平台1和所述第二支撑平台4被所述支撑柱7支撑，从而两个支撑平台形成的垂直高度为所述支撑柱7的高度，所述电动缸10保持收缩(电动缸中的活塞保持收缩)时，就比较方便能在两个支撑平台形成的空间内活动，增加了安装的空间。

在上述实施例的基础上，又一个实施例，所述支撑柱7的高度比所述电动缸10保持收缩时的高度大100mm。

经过多次试验，所述支撑柱7的高度和所述电动缸10保持收缩时的高度的差值为100mm时，安装速度最快，安装的安全性最高。

在上述实施例的基础上，再一个实施例，所述电动缸10设置为三个所述电动缸10，所述防扭臂11设置为两个所述防扭臂11，所述活塞筒12设置在两个所述防扭臂11的中间，三个所述电动缸10设置在两个所述防扭臂11的外两侧。

上述设备的安装顺序，能够保证所述三自由度运动平台的高效率工作。

在上述实施例的基础上，再一个实施例，所述第一支撑平台1、所述第二支撑平台4及所述防扭臂11采用20a槽钢和20a工字钢焊接成型，且在每个交叉焊接点增加焊接节点板。

使用所述节点板加大了焊接节点处的焊缝长度，有效的提供了整体焊接强度；

而且，在保证整体结构强度与刚度的前提下，所述第一支撑平台1和所述第二支撑平台4及所述防扭臂11使用槽钢和工字钢，有效的减轻了支撑平台的重量。

在上述实施例的基础上，再一个实施例，所述电动缸10为伺服电动缸。

所述伺服电动缸的控制精度可以达到0.01mm；精密控制推力，增加压力传感器，控制精度可达1％；很容易与PLC等控制系统连接，实现了高精密运动控制。噪音低，节能，干净，高刚性，抗冲击力，超长寿命，操作维护简单，实现低成本维护，且所述伺服电动缸可以在恶劣环境下无故障，防护等级可以达到IP66，长期工作，并且实现高强度，高速度，高精度定位，运动平稳，低噪音。

其中，所述防扭臂11由上、下防扭臂、各类铜套和各类销轴组成。所述防扭臂主要作用是在运动平台的运动过程中，防止所述第一支撑平台1和所述第二支撑平台4出现相对转动。

本发明提供的三自由度运动平台的整体组装包括：

首先将所述第一支撑平台1中的所述第一前段2和所述第一后段3通过所述第一节点板8，使用高强度螺栓连接，将所述第二支撑平台4中的所述第二前段5和所述第二后段6通过所述第二节点板9，使用高强度螺栓连接；

使用多根所述支撑柱将所述第一支撑平台和第二支撑平台支撑起来，形成一个作业空间；

将所述电动缸10的活塞部位与所述第一支撑平台连接，所述电动缸的底座与所述第二支撑平台通过角座，使用8.8级M20高强度螺栓连接，其中两个所述电动缸与所述第一后段和所述第二后段连接，一个所述电动缸与所述第一前段和所述第二前段连接，将所述活塞筒与所述第一支撑平台和所述第二支撑平台的中间连接，将所述防扭臂设置在所述电动缸和所述活塞筒的中间。

本实用新型的运功形式：所述三自由度运动平台通过控制系统监测与控制三个所述电动缸运动，借助三个电动缸的伸缩运动，使上支撑平台在空间的X/Y/Z轴方向运动，以实现上支撑平台的前后俯仰、左右摇摆以及垂直运动的运动形式，可以模拟各种运动姿态。

工作原理：首先，通过控制计算机输入用户指定的运动参数(运动姿态、速度以及加速度等)。这些运动参数传输给运动控制计算机，计算机根据运动学反解计算出三个电动缸的运动参数(即电动缸的运动位移量；然后，运动控制计算机根据三个电动缸的位移参数和位移反馈参数，驱动三个伺服电机，实现三个电动缸的闭环位置控制，使电动缸达到所要求的位移量，从而实现上支撑平台的相对运动，达到模拟各种运动姿态的目的。

运动参数表1所示：

表1运动参数

序号	名称	参数	备注
				1	前后俯仰角度	±5°
2	左右摇摆角度	±11°
				3	垂直位移	±270mm
4	速度	166mm/s
				5	加速度	0.3g
6	电动缸行程	540mm

综上所述，本实用新型提供的三自由度运动平台，使安装过程简化方便，而且提高了安装的工作效率，节省了工作时间，从而节省人力成本，增强产品的市场竞争力。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种三自由度运动平台，其特征在于，包括：

第一支撑平台，其包括第一前段和第一后段，所述第一前段和所述第一后段以可拆卸方式连接；

第二支撑平台，其包括第二前段和第二后段，所述第二前段和所述第二后段以可拆卸方式连接；

支撑柱；

其中，所述支撑柱的上下两端分别与所述第一支撑平台和所述第二支撑平台抵触，协助安装所述三自由度运动平台，安装完成后，拆卸所述支撑柱。

2.如权利要求1所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述第一前段和所述第一后段通过第一节点板和螺栓连接，所述第二前段和所述第二后段通过第二节点板和螺栓连接。

3.如权利要求1所述的三自由度运动平台，其特征在于，还包括电动缸、防扭臂及活塞筒，所述电动缸、所述防扭臂及所述活塞筒均设置在所述第一支撑平台和所述第二支撑平台形成的空间内，且所述电动缸、所述防扭臂及所述活塞筒的上下端均分别与所述第一支撑平台和所述第二支撑平台通过各个角座，使用8.8级M20螺栓连接。

4.如权利要求3所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述支撑柱的高度大于所述电动缸保持收缩时的高度。

5.如权利要求4所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述支撑柱的高度比所述电动缸保持收缩时的高度大100mm。

6.如权利要求3所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述电动缸设置为三个所述电动缸，所述防扭臂设置为两个所述防扭臂，所述活塞筒设置在两个所述防扭臂的中间，三个所述电动缸设置在两个所述防扭臂的外两侧。

7.如权利要求3所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述第一支撑平台、所述第二支撑平台及所述防扭臂采用20a槽钢和20a工字钢焊接成型，且在每个交叉焊接点增加焊接节点板。

8.如权利要求3至7中任意一项所述的三自由度运动平台，其特征在于，所述电动缸为伺服电动缸。