CN209160040U - 六自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种六自由度运动平台，包括由上至下依次设置的安装平台、上平台、下平台、X向工作台和X向工作底板，X向工作底板上设置有驱动X向工作台沿着X方向移动的驱动机构，X向工作台上设置有驱动下平台沿着Y方向移动的驱动机构，在上平台与下平台之间设置有电动缸组件、辅助支撑和铰链，安装平台通过轮盘轴承与上平台连接，在轮盘轴承上安装同步带轮，动力驱动装置驱动同步带轮进而带动轮盘轴承转动，从而实现安装平台航向无限转角。该平台能实现三自由度姿态与三自由度线位移运动，同时，可实现任意自由度复合运动。该平台稳定性好，精度高、结构紧凑，为开展直升机自动起降控制、精确着舰控制研究提供半物理仿真验证条件。

Description

六自由度运动平台

技术领域

本实用新型涉及直升机起降试验领域，尤其涉及一种新型六自由度运动平台。

背景技术

新型六自由度运动平台是模拟直升机起降的仿真装置，能够实现三自由度姿态与三自由度线位移运动。纵观国内，传统的六自由度运动平台不足之处在于：仅能实现X向、Y向小距离的位移、仅能实现小范围内的航向转角、利用率低、精度较低。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种X向、Y向长距离运动、航向转向无限转角、并能实现俯仰、侧倾及垂向移动的六自由度运动、同时又能进行任意复合运动的高精度的新型六自由度运动平台。

本实用新型的技术方案如下：

一种六自由度运动平台，包括由上至下依次设置的安装平台、上平台、下平台、X向工作台和X向工作底板，X向工作底板上设置有驱动X向工作台沿着X方向移动的驱动机构，X向工作台上设置有驱动下平台沿着Y方向移动的驱动机构，在上平台与下平台之间设置有电动缸组件、辅助支撑和铰链，安装平台通过轮盘轴承与上平台连接，在轮盘轴承上安装同步带轮，动力驱动装置驱动同步带轮进而带动轮盘轴承转动，从而实现安装平台航向无限转角。

优选地，所述X向工作底板下表面与地基相连，其上表面固连有四个轴支座、四个轴支座分两组，每一组的两个轴支座之间支撑一根轴，两组中的支撑的轴相互平行，在每根轴上设置与轴产生相对滑动的箱式轴承，在两根轴之间还设有与两根轴平行的支撑丝杠，支撑丝杠的两端部由螺杆支座支撑，支撑丝杠由电动机驱动转动，在支撑丝杠上设置有螺母支座，所述箱式轴承和螺母支座均与X向工作台的下表面连接，在丝杠的作用下做直线运动的螺母支座带动X向工作台沿X方向移动。

优选地，所述X向工作台的上表面设有由伺服电机驱动的丝杠，丝杠两端部由螺杆支座支撑，丝杠上设有与下平台的下表面连接的螺母支座，在丝杠两侧设有与丝杠平行且与下平台配合的滑动单元，丝杠的取向设置成使得下平台的移动方向与X向工作台的移动方向垂直，即沿着Y方向移动。

优选地，所述下平台是由多根等截面梁构成的框架结构，下平台的下表面上设有两个与X向工作台上的滑动单元配合的轴承滑块，下平台的上表面设有一个用于与所述铰链连接的铰链连接板、一个用于与所述辅助支撑连接的辅助支撑连接板以及三个用于与所述电动缸组件连接的铰支座连接板。

优选地，所述上平台是由多根等截面梁构成的框架结构，上平台的下表面设有三个与所述电动缸组件连接的上铰支座连接板、一个用于与所述铰链连接的铰链铰支座连接板、一个用于与所述辅助支撑连接的辅助支撑铰支座连接板，上平台的上表面设有安装所述安装平台的安装板。

优选地，所述铰链分为上铰链、下铰链及铰链底座三部分，上铰链包括两条平行的主基座，两条平行的主基座中间垂直连接三根副梁，两条平行的主基座与三根副梁之间设有加强梁，上铰链上端副梁的上表面设有连接铰链铰支座的固定板，下端设有与下铰链连接的连接筒；下铰链包括两条平行的主基座，两条平行的主基座之间垂直连接三根副梁，两条平行的主基座与三根副梁之间连接加强梁，两条平行的主基座上端设有两个连接上铰链的单耳环，下端设有与铰链底座连接的连接筒；铰链底座包括底座，底座上端设有两个连接下铰链的单耳环；上铰链副梁上的固定板与上平台的铰链铰支座连接板固定，铰链底座与下平台的铰链连接板直接固定。

优选地，所述电动缸组件通过上铰支座组件与上平台的上铰支座连接板相连，通过下铰支座组件与下平台的铰支座连接板相连。

优选地，所述铰链通过铰链铰支座组件与上平台的铰链铰支座连接板相连，通过铰链底座与下平台的铰链连接板相连。

优选地，所述辅助支撑通过辅助支撑铰支座与上平台的辅助支撑铰支座连接板相连，直接与下平台的辅助支撑连接板相连。

优选地，所述上平台、铰链和下平台均为型材焊接结构。

本实用新型的优点：本实用新型所提供的新型六自由度运动平台，可沿X、Y、Z轴实现线位移与角位移运动，又可实现任意自由度的复合运动。与以往传统的六自由度运动平台不同的是，该试验平台能够实现X向、Y向长距离运动、航向无限转角，结构非常紧凑，运动准确，精度高，特别适用于航空、航天等国防工业的产品测试及实验。

附图说明

为了更容易理解本实用新型的技术方案和有益的技术效果，通过参照在附图中示出的本实用新型的具体实施方式来对本申请进行详细的描述。该附图仅绘出了本申请的典型实施方式，并不构成对本申请的保护范围的限制，其中：

图1是本实用新型的六自由度运动平台的主视结构示意图；

图2是本实用新型的六自由度运动平台的左视结构示意图；

图3是本实用新型的六自由度运动平台的俯视结构示意图；

图4是本实用新型的六自由度运动平台的X向工作底板俯视结构示意图；

图5是本实用新型的六自由度运动平台的X向工作台的俯视结构示意图；

图6是本实用新型的六自由度运动平台的下平台后视结构示意图；

图7是本实用新型的六自由度运动平台的下平台俯视结构示意图；

图8是本实用新型的六自由度运动平台的上平台俯视结构示意图；

图9是本实用新型的六自由度运动平台的上平台后视结构示意图；

图10是本实用新型的六自由度运动平台的铰链左视结构示意图；

图11是本实用新型的六自由度运动平台的铰链主视结构示意图；

图12是本实用新型的六自由度运动平台的航向旋转机构部件主视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图1-12对本实用新型作进一步的详细说明。

参照图1至图12，新型六自由度运动平台由安装平台1、同步带轮2、转盘轴承3、上平台4、上铰支座组件5、辅助支撑铰支座6、铰链7、电动缸组件8、下铰支座组件9、下平台(Y向工作台)10、X向工作台(Y向工作底板)11、X向工作底板12、辅助支撑13、铰链铰支座14等组成。

与地基相连的X向工作底板12主要包括工作底板12、固连在底板12上的四个轴支座21、被轴支座21支撑着的两根轴15、与轴15产生相对滑动的箱式轴承16、安装在工作底板12上的电动机17、支撑丝杠19的两个螺杆支座18、在丝杠19的作用下做直线运动的螺母支座20等组成。

与螺母支座20、箱式轴承16相连的Y向工作底板11即X向工作台主要由底板11、固连在底板11上的滑动单元22、丝杠26、螺母支座23、支撑丝杠21的两个螺杆支座24、伺服电机25组成。

下平台10即Y向工作台主要由四根等截面梁35、四根等截面梁31、一根等截面梁29、两根等截面梁27、两根等截面梁28、两根等截面梁30组成框架，框架上焊接三根等截面梁32、一根等截面梁34作为加强梁与支撑梁。一根等截面梁32、两根等截面梁27上焊接铰支座连接板38，两根等截面梁27与28相交处上分别焊接铰链连接板36，辅助支撑连接板37搭焊在两根等截面梁32、两根等截面梁30上，两根等截面梁35上分别焊接轴承滑块33。

上平台4主要由四根等截面梁46、六根等截面梁39、两根等截面梁40、一根等截面梁44组成框架，框架上焊接一根等截面梁42、三根等截面梁41、三根等截面梁43作为加强梁与支撑梁，一根等截面梁41与两根等截面梁40相交处、两根等截面梁43与一根等截面梁44的交叉处分别焊接上铰支座连接板49,一根等截面梁43与一根等截面梁44的交叉处焊接铰链铰支座连接板47，两根等截面梁41与两根等截面梁40相交处搭焊辅助支撑铰支座连接板48，上表面焊接安装平台安装板45。

铰链7分为上铰链50、下铰链51及铰链底座52三部分。上铰链50包括两条平行的主基座54，两条平行的主基座54中间垂直连接三根副梁53，两条平行的主基座54与三根副梁53之间设有加强梁55，上铰链上端副梁53的上表面设有连接铰链铰支座的固定板65，下端设有与下铰链连接的连接筒56。下铰链51包括两条平行的主基座58，两条平行的主基座58之间垂直连接三根副梁60，两条平行的主基座58与三根副梁60之间连接加强梁59，两条平行的主基座58上端设有两个连接上铰链50的单耳环57，下端设有与铰链底座52连接的连接筒62。铰链底座52包括底座64，底座64上端设有两个连接下铰链51的单耳环63。上铰链副梁53上的固定板65与上平台的铰链铰支座固定，铰链底座64与下平台的铰链连接板直接固定。

安装平台1通过轮盘轴承3与上平台4连接，同步带轮2安装轮盘轴承3上，动力驱动装置66驱动同步带轮2时带动轮盘轴承3转动，从而实现安装平台1航向无限转角。

电动缸组件8通过上铰支座组件5与上平台4相连，通过下铰支座组件9与下平台10相连。

铰链7通过铰链铰支座组件14与上平台4相连，通过铰链底座52与下平台10相连。

辅助支撑13通过辅助支撑铰支座6与上平台4相连，直接与下平台10相连。

上平台4、铰链7、下平台(Y向工作台)10均为型材焊接结构，需要牢固焊接，以保证其强度及安全。

铰支座组件由精密车床加工，以保证精度要求。

电动缸组件8均由专业电动缸生产厂家提供，其精密度及原理均能很好地满足新型新型六自由度运动平台的需求。

本实用新型所承负载主要由上平台4来承担，上平台4由型材焊接而成，结构内部有加强筋，每组型材之间牢固焊接以保证试验设备的安全。其中受载荷影响最大的下平台10尤为重要，其采用型材焊接，空间有多处加强筋，各关键部位均有强化设计，通过理论分析计算和实际使用，证明了此结构安全可靠。

本实用新型用计算机控制电动缸，能准确实现单自由度运动或任意多个自由度的复合运动。停机时电动缸组件6处于半行程位置，开机时，可将电动缸组件6微调，然后即可通过计算机控制实个自由度的运动。

以上对本实用新型所提供的一种新型六自由度稳定平台进行详细介绍，本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种六自由度运动平台，包括由上至下依次设置的安装平台、上平台、下平台、X向工作台和X向工作底板，X向工作底板上设置有驱动X向工作台沿着X方向移动的驱动机构，X向工作台上设置有驱动下平台沿着Y方向移动的驱动机构，在上平台与下平台之间设置有电动缸组件、辅助支撑和铰链，安装平台通过轮盘轴承与上平台连接，在轮盘轴承上安装同步带轮，动力驱动装置驱动同步带轮进而带动轮盘轴承转动，从而实现安装平台航向无限转角。

2.根据权利要求1所述的六自由度运动平台，其中所述X向工作底板下表面与地基相连，其上表面固连有四个轴支座、四个轴支座分两组，每一组的两个轴支座之间支撑一根轴，两组中的支撑的轴相互平行，在每根轴上设置与轴产生相对滑动的箱式轴承，在两根轴之间还设有与两根轴平行的支撑丝杠，支撑丝杠的两端部由螺杆支座支撑，支撑丝杠由电动机驱动转动，在支撑丝杠上设置有螺母支座，所述箱式轴承和螺母支座均与X向工作台的下表面连接，在丝杠的作用下做直线运动的螺母支座带动X向工作台沿X方向移动。

3.根据权利要求1所述的六自由度运动平台，其中所述X向工作台的上表面设有由伺服电机驱动的丝杠，丝杠两端部由螺杆支座支撑，丝杠上设有与下平台的下表面连接的螺母支座，在丝杠两侧设有与丝杠平行且与下平台配合的滑动单元，丝杠的取向设置成使得下平台的移动方向与X向工作台的移动方向垂直，即沿着Y方向移动。

4.根据权利要求1所述的六自由度运动平台，其中所述下平台是由多根等截面梁构成的框架结构，下平台的下表面上设有两个与X向工作台上的滑动单元配合的轴承滑块，下平台的上表面设有一个用于与所述铰链连接的铰链连接板、一个用于与所述辅助支撑连接的辅助支撑连接板以及三个用于与所述电动缸组件连接的铰支座连接板。

5.根据权利要求4所述的六自由度运动平台，其中所述上平台是由多根等截面梁构成的框架结构，上平台的下表面设有三个与所述电动缸组件连接的上铰支座连接板、一个用于与所述铰链连接的铰链铰支座连接板、一个用于与所述辅助支撑连接的辅助支撑铰支座连接板，上平台的上表面设有安装所述安装平台的安装板。

6.根据权利要求5所述的六自由度运动平台，其中所述铰链分为上铰链、下铰链及铰链底座三部分，上铰链包括两条平行的主基座，两条平行的主基座中间垂直连接三根副梁，两条平行的主基座与三根副梁之间设有加强梁，上铰链上端副梁的上表面设有连接铰链铰支座的固定板，下端设有与下铰链连接的连接筒；下铰链包括两条平行的主基座，两条平行的主基座之间垂直连接三根副梁，两条平行的主基座与三根副梁之间连接加强梁，两条平行的主基座上端设有两个连接上铰链的单耳环，下端设有与铰链底座连接的连接筒；铰链底座包括底座，底座上端设有两个连接下铰链的单耳环；上铰链副梁上的固定板与上平台的铰链铰支座连接板固定，铰链底座与下平台的铰链连接板直接固定。

7.根据权利要求5所述的六自由度运动平台，其中所述电动缸组件通过上铰支座组件与上平台的上铰支座连接板相连，通过下铰支座组件与下平台的铰支座连接板相连。

8.根据权利要求5所述的六自由度运动平台，其中所述铰链通过铰链铰支座组件与上平台的铰链铰支座连接板相连，通过铰链底座与下平台的铰链连接板相连。

9.根据权利要求5所述的六自由度运动平台，其中所述辅助支撑通过辅助支撑铰支座与上平台的辅助支撑铰支座连接板相连，直接与下平台的辅助支撑连接板相连。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的六自由度运动平台，其中所述上平台、铰链和下平台均为型材焊接结构。