一种电驱动高刚度六自由度并联平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机构学领域的并联平台，尤其是一种电驱动高刚度六自由度并联平台O
【背景技术】
[0002]并联机构与串联机构相比具有精度高、承载能力强、结构稳定等优点。目前应用较多的并联机构，多数构型属于Stewart平台。对于这类结构的并联平台，通常采用将驱动布置在动平台和固定基座上，由于驱动的布置方式限制，使得驱动力高度耦合，机构的各向同性度较差；同时，将驱动器固定在运动平台上，质量较大的驱动系统随动平台的运动一起摆动，驱动系统的附加质量及转动惯量将降低系统的动态响应特性。另外，由于机构布置的限制，现有的此类并联平台多是采用大型伺服油缸驱动，并配备大型储能装置，设备结构较大，制造维护费用较高，液压油的泄露易造成环境污染；由于液压缸本身刚度相对较低，动态响应延迟较大，影响系统整体的刚度。
【发明内容】
[0003]针对上述现有技术存在的问题，本发明提供本发明针对现有技术中存在的不足，提供了一种电驱动高刚度六自由度并联平台。
[0004]为解决上述问题，本发明采用的技术方案是:一种电驱动高刚度六自由度并联平台，包括驱动装置、动平台、固定基座和连杆支链；所述驱动装置包括直线驱动器和驱动电机，所述直线驱动器和驱动电机固定在所述固定基座的同一平面上，所述直线驱动器输出运动的方向相互平行但不共面，所述驱动电机的输出轴的轴线处于同一平面内并与所述直线驱动器输出运动的方向相互垂直；所述连杆支链分为第一组连杆支链和第二组连杆支链，所述第一组连杆支链由直线驱动器和转动连杆组成，第一组连杆支链的转动连杆的一端通过球铰或虎克铰与直线驱动器的输出轴连接，第一组连杆支链的另一端通过球铰或虎克铰与动平台连接，所述的第二组连杆支链由两段转动连杆组成，第二组连杆支链的一端通过转动副与驱动电机的输出轴连接，第二组连杆支链的另一端通过球铰或虎克铰与动平台连接，第二组连杆支链的两段转动连杆之间通过球铰或虎克铰连接，与驱动电机连接的转动连杆具有与驱动电机的输出轴垂直的平面内的转动，与动平台连接的转动连杆具有空间内的转动。
[0005]进一步，所述直线驱动器和驱动电机均中心对称分布在所述固定基座的平面内，第一组连杆支链和第二组连杆支链与动平台连接的球铰或虎克铰均中心对称分布在所述动平台上。
[0006]本发明的有益效果是:直线驱动器和驱动电机固定在固定基座上而非动平台上，使得动平台运动的过程中，参与运动的附加质量及转动惯量大大降低，可提高系统的动态响应特性，减小了能耗；竖直方向上的连杆支链可承受运动过程中产生的力和转矩，提高系统的刚度和承载能力；采用电机驱动取代现有的液压驱动系统，可缩小设备结构，降低制造和维护费用，进一步提高系统的刚度和响应特性，同时避免液压油泄露造成的环境污染；另外本发明的平台结构比较紧凑，占地空间相对较小。
【附图说明】
[0007]图1为本发明的一种电驱动高刚度六自由度并联平台的结构示意图；
[0008]图2为本发明实施例的一种电驱动高刚度六自由度并联平台的三维模型图；
[0009]图中:1_1、直线驱动器；1_2、驱动电机；2、动平台；3、固定基座；4_1、第一组连杆支链；4-2、第二组连杆支链；5-1、第一输出轴；5-2、第二输出轴；6-11、第一连杆球铰；6-12、第一球铰；6-21、第二连杆球铰；6-22、第二球铰。
【具体实施方式】
[0010]下面将结合附图对本发明作进一步说明。
[0011]如图1和图2所示，一种电驱动高刚度六自由度并联平台，包括驱动装置、动平台2、固定基座3和连杆支链；所述驱动装置包括三个直线驱动器1-1和三个驱动电机1-2，直线驱动器1-1和驱动电机1-2均中心对称固定在固定基座3的同一平面上，直线驱动器1-1输出运动的方向相互平行但不共面，驱动电机1-2的第二输出轴5-2的轴线处于同一平面内并与直线驱动器1-1输出运动的方向相互垂直。
[0012]所述的连杆支链共6个，分为第一组连杆支链4-1和第二组连杆支链4-2，每组连杆支链各有3个连杆支链，第一组连杆支链4-1和第二组连杆支链4-2均中心对称连接在动平台2上；第一组连杆支链4-1由直线驱动器1-1和转动连杆组成，转动连杆的一端通过第一连杆球铰6-11与直线驱动器1-1的第一输出轴5-1连接，另一端通过第一球铰6-12与动平台2连接；第二组连杆支链4-2由两段转动连杆组成，第二组连杆支链4-2的一端通过转动副与驱动电机1-2的第二输出轴5-2连接，另一端通过第二球铰6-22与动平台连接，两段转动连杆之间通过第二连杆球铰6-21连接，与驱动电机1-2连接的转动连杆在驱动作用下可实现与驱动电机1-2的第二输出轴5-2垂直的平面内的转动，与动平台2连接的转动连杆可实现空间内的转动。
[0013]所述的直线驱动器1-1可由电机、联轴器、滚珠丝杠、滑块和导轨等构成，电机通过联轴器与滚珠丝杠刚性连接，滚珠丝杠与滑块连接，滑块设置在导轨上并在竖直方向做直线运动，滑块的一端作为输出轴通过球铰或虎克铰与转动连杆的一端连接，电机通过联轴器带动滚珠丝杠转动，进而驱动滑块在导轨上沿着竖直方向做直线运动。
[0014]直线驱动器1-1和驱动电机1-2均固定在固定基座3上，使得动平台2运动的过程中，参与运动的附加质量及转动惯量大大降低，提高系统的动态响应特性，减小能耗；第二组连杆支链4-2在竖直方向上可承受运动过程中产生的力和转矩，提高系统的刚度和承载能力；采用直线驱动器1-1和驱动电机1-2驱动，可缩小设备的整体结构，结构比较紧凑，占地空间相对较小，降低了制造和维护费用，进一步提高系统的刚度和响应特性，同时避免液压油泄露造成的环境污染。
【主权项】
1.一种电驱动高刚度六自由度并联平台，包括驱动装置、动平台、固定基座和连杆支链；其特征在于:所述驱动装置包括直线驱动器和驱动电机，所述直线驱动器和驱动电机固定在所述固定基座的同一平面上，所述直线驱动器输出运动的方向相互平行但不共面，所述驱动电机的输出轴的轴线处于同一平面内并与所述直线驱动器输出运动的方向相互垂直；所述连杆支链分为第一组连杆支链和第二组连杆支链，所述第一组连杆支链由直线驱动器和转动连杆组成，第一组连杆支链的转动连杆的一端通过球铰或虎克铰与直线驱动器的输出轴连接，第一组连杆支链的另一端通过球铰或虎克铰与动平台连接，所述的第二组连杆支链由两段转动连杆组成，第二组连杆支链的一端通过转动副与驱动电机的输出轴连接，第二组连杆支链的另一端通过球铰或虎克铰与动平台连接，第二组连杆支链的两段转动连杆之间通过球铰或虎克铰连接，与驱动电机连接的转动连杆具有与驱动电机的输出轴垂直的平面内的转动，与动平台连接的转动连杆具有空间内的转动。
2.根据权利要求1所述的电驱动高刚度六自由度并联平台，其特征在于:所述直线驱动器和驱动电机均中心对称分布在所述固定基座的平面内，所述第一组连杆支链和第二组连杆支链与动平台连接的球铰或虎克铰均中心对称分布在所述动平台上。
【专利摘要】本发明公开了一种电驱动高刚度六自由度并联平台，包括驱动装置、动平台、固定基座和连杆支链，所述的驱动装置包括直线驱动器和驱动电机，直线驱动器和驱动电机均中心对称分布在固定基座的平面内，直线驱动器输出运动的方向相互平行但不共面，驱动电机的输出轴的轴线处于同一平面内并与直线驱动器输出运动的方向相互垂直；所述的连杆支链分为第一组连杆支链和第二组连杆支链，第一组连杆支链由直线驱动器和转动连杆组成，第二组连杆支链由两段转动连杆组成，第一组连杆支链和第二组连杆支链均与动平台中心对称连接。本发明并联平台刚度高，承载能力强，动态响应特性好，结构紧凑，占地空间小，同时可有效降低制造和维护成本，避免环境污染。
【IPC分类】B25J9-00
【公开号】CN104626110
【申请号】CN201410843579
【发明人】李威, 刘玉飞, 须晓锋, 杨雪锋, 王禹桥, 范孟豹, 路恩, 徐晗, 魏华贤, 鞠锦勇, 盛连超, 董事
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月30日