专利名称：一种柔索驱动三自由度并联机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及并联机器人机构，具体地说是一种柔索驱动三自由度并联机构。
技术背景在现有的并联机器人机构中，大部分均采用刚性构件作为传动机构，其构件质量及转动惯量较大，难以实现高速运动。此外，由于关节转动范围较小，其工作空间及运动范围受限。
发明内容
为克服刚性构件并联机构之不足，使少自由度并联机构能满足更广泛的应用要求，本实用新型的目的是提供一种具有工作空间大、受力特性好、运动速度快、能实现两维转动和一维平动的柔索驱动三自由度并联机构。
本实用新型的技术方案是它由三组驱动单元和运动平台组成，其中每一驱动单元包括机座、与电动机安装在一起的卷筒、立柱等，其中钢丝绳缠绕卷筒上，然后经下置定滑轮与配重块下部相连，自配重块上部引出，再绕过上置定滑轮连接于运动平台；三组驱动单元引出的钢丝绳均与运动平台相连接，形成三角形；所述三组驱动单元引出的钢丝绳与运动平台相连接的连接处装有起重卸扣，将卸扣与钢丝绳上的心形环连接在一起。
本实用新型具有如下优点1.工作空间大。本实用新型应用过程中，通过增加立柱的高度和钢丝绳的绳长，即可实现较大的垂直方向位移和较大的俯仰、滚动角度，所需费用较低。采用刚性构件作为传动机构时，若想获得较大的垂直方向位移，则需增加导轨、丝杠的长度或增加油缸的行程，造成结构复杂，且费用大。
2.运动速度快。由于本实用新型采用柔索驱动，大大地降低了传动机构的质量、转动惯量，系统可以实现较大的加速度，从而，提高了系统的运动速度。
3.系统功耗低、结构简单。本实用新型中，采用三组配重块以平衡运动平台自重及负载，减小了电机的驱动功率，制造成本低。
4.受力特性好，应用范围广。本实用新型除具有俯仰(Pitch)、滚动(Roll)及沿垂直方向移动三个自由度外，还具有三个派生运动，即沿X、Y向移动，绕Z轴转动。由于本实用新型采用了柔索驱动，重力平衡，X、Y方向派生位移较大。根据平台运动的特点，本实用新型可模拟舰船、飞机和各种车辆的多种复杂运动，特别适用于制造舰船运动模拟平台，此外，还可用于制造游戏、娱乐设备。
图1为本实用新型结构示意图。
图2为本实用新型另一实施例结构示意图。
图3为本实用新型的坐标系示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1如图1所示，本实用新型并联机构，由三组驱动单元和运动平台8组成，每一驱动单元包括机座1、与电动机安装在一起的卷筒2、立柱5、配重块6、上、下置定滑轮7、3及钢丝绳4，其中立柱5垂直固定于机座1上，其顶部和底部各有一个定滑轮，钢丝绳4缠绕于其上开有螺旋槽的卷筒2上，当卷筒2正反向回转时，可以卷入或放出钢丝绳4；由卷筒2处引出的钢丝绳4经下置定滑轮3与配重块6下部相连，自配重块6上部引出的钢丝绳4绕过上置定滑轮7连接于运动平台8；三组驱动单元引出的钢丝绳4均与运动平台8相连接，连接点的位置成等腰三角形，每一连接点处的运动平台8上装有起重卸扣，将卸扣与钢丝绳上的心形环连接在一起；整个机构具有三个自由度，由三台电机驱动，采用变频器进行变频调速。
本实用新型工作原理是电动机产生回转运动，带动卷筒正反向回转，卷入或放出钢丝绳。当卷入钢丝绳4时，配重块6下移，运动平台8上移，电机驱动负载做正功；反之，放出钢丝绳4时，配重块6上移，运动平台8下移，负载作为驱动力，反向带动电机，电机产生阻力矩防止负载下滑速度过大。通过三组驱动单元调节三根钢丝绳4的长度，运动平台8可实现俯仰(Pitch)、滚动(Roll)及沿垂直方向移动。
本实施例可作为舰船运动模拟器，用于海上作战抗眩晕训练，由于该机构除具有俯仰、滚动及沿垂直方向移动三个自由度外，X、Y向派生位移较大，因而，可以较准确地模拟舰船的运动。该模拟器可模拟不同级别海浪下舰船的运动规律，其振幅和频率可调节。
本实用新型所述运动平台8形成的三角形可为任意三角形。
实施例2如图2所示，本实用新型与实施例1不同之处为与电动机安装在一起的卷筒2固定于高处，省掉了六个定滑轮，卷筒2上并排缠绕5根钢丝绳4，钢丝绳4一端与运动平台8相连，另一端与配重块6相连，利用卷筒2与钢丝绳4之间的摩擦力传递运动和动力，其驱动原理与电梯相似；利用三组驱动单元调节三根钢丝绳4的长度，运动平台8可实现俯仰、滚动及沿垂直方向移动。
本实施例所述运动平台8形成三角形为等边三角形。
权利要求1.一种柔索驱动三自由度并联机构，其特征在于由三组驱动单元和运动平台(8)组成，其中每一驱动单元包括机座(1)、与电动机安装在一起的卷筒(2)、立柱(5)、配重块(6)、上、下置定滑轮(7、3)及钢丝绳(4)，立柱(5)垂直固定于机座(1)上，其顶部和底部各有一个定滑轮，所述钢丝绳(4)由卷筒(2)绕过下置定滑轮(3)与配重块(6)底部相连，自配重块(6)上部引出的钢丝绳绕过上置定滑轮(7)连接于运动平台(8)；三组驱动单元引出的钢丝绳(4)均与运动平台(8)相连接，形成三角形。
2.按照权利要求1所述柔索驱动三自由度并联机构，其特征在于与电动机安装在一起的卷筒(2)固定于高处，省掉了六个定滑轮，卷筒(2)上并排缠绕多根钢丝绳(4)，钢丝绳(4)一端与运动平台(8)相连，另一端与配重块(6)相连。
3.按照权利要求2所述柔索驱动三自由度并联机构，其特征在于所述钢丝绳(4)为5～10根。
4.按照权利要求1或2所述柔索驱动三自由度并联机构，其特征在于三组驱动单元引出的钢丝绳(4)与运动平台(8)相连接的连接处装有起重卸扣，将卸扣与钢丝绳上的心形环连接在一起。
专利摘要本实用新型公开一种柔索驱动三自由度并联机构。它由三组驱动单元和运动平台组成,其中:每一驱动单元包括机座、与电动机安装在一起的卷筒、立柱等,其中:钢丝绳缠绕卷筒上,然后经下置定滑轮与配重块下部相连,自配重块上部引出,再绕过上置定滑轮连接于运动平台;三组驱动单元引出的钢丝绳均与运动平台相连接,形成三角形。本实用新型具有工作空间大、受力特性好、运动速度快、能实现两维转动和一维平动特点。
文档编号B25J11/00GK2484156SQ0124868
公开日2002年4月3日 申请日期2001年7月16日 优先权日2001年7月16日
发明者赵明扬, 王洪光, 房立金, 陈书宏, 徐志刚, 郭立新 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所