一种含复合驱动的六自由度并联稳定调姿舱的制作方法

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种六自由度稳定调姿舱。

背景技术：

舰船在海上航行，受海浪的影响常常产生纵荡、垂荡、升沉、横摇、纵摇和回转，六自由度方舱能处理来自舰船的晃动，提供一个稳定的无相对加速度的工作环境，可作为手术室，实验室，休息室等，同时也可作为某些精密仪器的稳定平台。

对目前的稳定舱进行调研发现：专利CN03147712.7提出了一种六轴平移式动态模拟装置，每一个分支均包含一个复合驱动，但是分支分布于上平台下方，整体高度过高，占用空间大。专利CN201620087798.2，提出了一种六自由度隔振装置，六条SUP分支均匀分布，P副在上使得上平台可以做成舱体状，适用于稳定方舱，模拟舱等，但分支分布在上平台下方，整体高度过高，占用空间大。另外其它大部分稳定舱采用stewart并联机构，stewart并联机构具有刚度大、承载能力强、位置误差不累计等特点，但是分支均布置在舱体下方或四周，上平台的大小受限于分支的分布，且大行程的升沉需要分支过于占用空间，不利于狭小地方的安放。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在保证上平台自由度为六的前提下减少分支数量、分支占用空间小、刚度大、承载能力强的含复合驱动的六自由度并联稳定调姿舱。

本发明包括舱体、底座、连接底座与舱体的两条结构相同的复合驱动分支和两条结构相同的单驱动分支，四条分支按矩形分布，两条复合驱动分支和两条单驱动分支分别对角设置，或复合驱动分支设在矩形长边的两个端点，两条单驱动分支设在矩形另一长边的两个端点；所述复合驱动分支有两种结构，第一种为S(RRRPP)R结构，其包括上滑块、下滑块、上连杆、下连杆和可旋转滑道，可旋转滑道包括两条滑轨、两条丝杠、一个滑道底座，其中滑道底座的上端和下端分别通过转动副与舱体连接，转动副轴线竖直或与舱体成0到60度夹角，两条滑轨沿上述转动副轴线平行布置于滑道底座两侧，两条丝杠与两条滑轨平行并布置于两条滑轨中间；上滑块与一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接，下滑块与另一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接；上滑块通过转动副与上连杆的一端连接，其转轴与丝杠垂直，下滑块通过转动副与下连杆的一端连接，其转轴与丝杠垂直，下连杆的另一端通过转动副与上连杆中部相连，其转轴与丝杠垂直，上连杆的另一端通过球副与底座连接；上滑块，下滑块，上连杆，下连杆，滑道共同组成了平面五杆机构，所述上连杆、所述下连杆均为弓形；两个电机与丝杠连接，分别驱动滑块沿滑轨移动。

复合驱动分支的第二种结构为S(RSSPP)结构，其包括上滑块、下滑块、上连杆、下连杆和固定滑道，固定滑道包括两条滑轨、两条丝杠、一个滑道底座，其中滑道底座两端与舱体固连，两条滑轨竖直或与舱体成0到60度夹角平行布置于滑道底座两侧，两条丝杠于两条滑轨中间与两条滑轨平行布置；上滑块与一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接，下滑块与另一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接；上滑块通过球副与上连杆的一端连接，下滑块通过球副与下连杆的一端连接，下连杆的另一端通过转动副与上连杆的中部相连，其转轴与丝杠垂直，上连杆的另一端通过球副与底座连接，所述上连杆、所述下连杆均为弓形；两个电机与丝杠连接，驱动滑块沿滑轨移动。

单驱动分支为SUP分支，其包括连杆、滑道底座、滑块、滑轨和丝杠，其中滑道底座与舱体固连，滑轨竖直或与舱体成0到60度夹角设在滑道底座中间，滑块与丝杠螺纹连接的同时与滑轨滑动连接，连杆的一端通过虎克铰与滑块连接，连杆的另一端通过球副与底座连接，电机与丝杠连接，驱动滑块沿滑轨移动。

两条复合驱动分支与两条单驱动分支一共六个驱动，当复合驱动分支的两个驱动确定即滑块位置确定时，该分支对舱体有一个沿滑轨方向的力和一个垂直于滑轨方向的力；当单驱动分支的单个驱动确定即滑块位置确定时，该分支对舱体有一个沿虎克铰轴线交点和球副中心连线的力；只要四条分支按照一定的位置布置，在舱体的可达空间内，四条分支给舱体提供的约束反力能约束舱体六个方向的自由度，即舱体拥有确定的姿态。四条分支有很多分布形式，其中复合驱动分支按矩形对角分布、复合驱动分支按矩形长边分布的形式能让分支提供的约束反力具有上述特点。这样，六个驱动副按照一定规律运动，舱体能进行六自由度调姿进而实现稳定。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、在保证上平台自由度为六的前提下减少分支数量，分支占用空间小。

2、由于分支均布四周，舱体可以像车厢一样做成长方体，这样便具有足够大的封闭空间。

3、因为移动副布置于舱体上，舱体的升程很大，可以满足大幅度升沉的稳定需求，也能降的很低便于人员进出。

附图说明

图1是本发明实施例1的立体示意简图；

图2是本发明实施例1的S(RRRPP)R的复合驱动分支的立体示意简图；

图3是本发明实施例2的S(RSSPP)的复合驱动分支的立体示意简图；

图4是本发明的单驱动分支的立体示意简图；

图5是本发明实施例2的立体示意简图；

图中：1-舱体、2-单驱动分支、3-复合驱动分支、4-底座、5-球铰、6-上连杆、7-下连杆、8-下滑块、9-上滑块、10-可旋转滑道、11-滑道底座、12-滑轨、13-丝杠、14-虎克铰、15-滑块、16-固定滑道。

具体实施方式：

实施例1

在图1所示的六自由度并联稳定调姿舱示意图中，四条分支按矩形分布，两条结构相同的复合驱动分支3和两条结构相同的单驱动分支2分别对角设置，通过两条复合驱动分支和两条单驱动分支连接底座4与舱体1；如图2所示，复合驱动分支为S(RRRPP)R结构，可旋转滑道10中的滑道底座11的上端和下端分别通过转动副与舱体连接，转动副轴线沿竖直方向，两条滑轨12与上述转动副轴线平行并布置于滑道底座两侧，两条丝杠13与两条滑轨平行并布置于两条滑轨中间；上滑块9与一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接，下滑块8与另一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接；上滑块通过转动副与上连杆6的一端连接，其转轴与丝杠垂直，下滑块通过转动副与下连杆7的一端连接，其转轴与丝杠垂直，下连杆的另一端通过转动副与上连杆中部相连，其转轴与丝杠垂直，上连杆的另一端通过球铰5与底座连接；上滑块，下滑块，上连杆，下连杆，可旋转滑道共同组成了平面五杆机构，两个电机与丝杠连接，分别驱动滑块沿滑轨移动。

如图4所示，单驱动分支为SUP分支，固定滑道中的滑道底座与舱体固连，滑轨竖直设在滑道底座中间，滑块15与丝杠螺纹连接的同时与滑轨滑动连接，连杆的一端通过虎克铰14与滑块连接，连杆的另一端通过球副与底座连接，电机与丝杠连接，驱动滑块沿滑轨移动。

实施例2

如图5所示，四条分支按矩形分布，两条结构相同的复合驱动分支3设在矩形长边的两个端点，两条结构相同的单驱动分支2设在矩形另一长边的两个端点。如图3所示，复合驱动分支中固定滑道16的滑道底座11两端与舱体固连，两条滑轨12与舱体成15度夹角平行布置于滑道底座两侧，两条丝杠13与两条滑轨平行并布置于两条滑轨中间；上滑块9与一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接，下滑块8与另一条丝杠螺纹连接的同时与两条滑轨滑动连接；上滑块通过球副与上连杆6的一端连接，下滑块通过球副与下连杆7的一端连接，下连杆的另一端通过转动副与上连杆的中部相连，其转轴与丝杠垂直，上连杆的另一端通过球副与底座连接；两个电机与丝杠连接，驱动上下滑块沿滑轨移动。

其它部件与连接关系和实施例1相同。