一种大回转的平面三自由度并联平台的制作方法

本实用新型属于并联机构领域，特别涉及三自由度并联平台。

背景技术：

1931年，Gwinnett开发了基于球面的并联机构平台。1965年，著名学者 Stewart在其论文中首次详细阐述了6-DOF平台的机构分析，并将其应用于飞行模拟中。在国内，燕山大学的黄真教授在1961年研制出我国第一台六自由度并联机器人样机。随后的几十年里，随着技术及理论的发展，并联平台的性能不断改善。并联平台技术在军工领域、航天舰船领域、民用领域发挥着越来越重要的作用。

并联机构按输入形式分类可分为:线性驱动输入并联机器人和旋转驱动输入并联机器人。目前研究较多的是线性驱动输入的并联机器人，这种类型的机器人位置逆解非常简单，且具有唯一性。旋转驱动输入型并联机器人与线性驱动输入并联机器人相比，具有结构更紧凑、惯量更小、承载能力相对更强等优点，但它的旋转输入运动形式决定了位置逆解的多解性和复杂性。

在并联平台的结构设计上，目前在并联平台上应用广泛的是选用多条独立运动支链，多条运动支链独立驱动共同实现动平台的自由度要求。例如对于平面3自由度并联机构，使用3-RRR机构、3-RPR机构，来实现2个移动和1个转动的运动自由度。2017年，中国专利CN205889156U公开了一种三自由度平面柔性并联平台装置，包括三个并联分支、动平台及静平台，每个并联分支包括电机、一根主动杆及一根从动杆，三个并联分析共同运动实现并联平台的运动。2017年，中国专利CN205915333U公开了一种过约束自平衡三自由度并联运动平台，其包括基座、动平台、一个5杆闭环运动链和两条结构完全相同的驱动分支，该三自由度并联平台是通过移动副作为驱动，三分支协调运动实现自由度要求。这种由多条运动支链构成的并联平台难以实现动平台的大角度回转，针对目前这种并联平台的不足，并基于两移一转三自由度平台的特点，提出了一种新型的同步带驱动的三自由度平台，可以实现动平台的大角度回转，增大三自由度的工作空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种可实现动平台的360°回转，高度较低，承载力较大的大回转的平面三自由度并联平台。

本实用新型主要包括有平台支撑模块、X向驱动模块和Y向驱动模块。其中，平台支撑模块由动平台、转盘轴承、下支撑座、导轨A、十字滑块、导轨 B、导轨C以及机架组成。在两个水平的机架之间设有一组竖直机架，两个水平的机架上设有导轨C，在竖直机架的中部设有一组导轨A，在每根导轨A上分别滑动连接有两个滑块A，在每个滑块A的上部固定连接滑块B，滑块A和滑块B垂直相连组成十字滑块，十字滑块为钢质材料。滑块B的上部滑动连接在在导轨B上，导轨B与导轨A相互垂直。在导轨B的上部通过螺钉与下支撑座连接，下支撑座为方形平板，在下支撑座的上部设有动平台。

X向驱动模块包括上支架A、下支架A和前后两个对称分布的同步带驱动装置A以及导轨滑块装置组成。在平台支撑模块的导轨C上滑动连接滑块C，滑块C上部通过螺钉固定在水平的机架上。在上支架A和下支架A之间通过螺钉连接，上支架A主体为“匚”形结构，并在左侧一端设有2个圆环形板状结构，用于安装同步带轮A，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔。所述的下支架A主体为“口”字形结构，其四周设有4个圆环形结构，用于安装同步带A和同步带轮B，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔，上支架A和下支架A之间通过螺钉相固定连接。压紧轮A安装在上支架 A、下支架A之间的安装槽中。同步带驱动装置A主要由电机A、同步带轮A、同步带轮B、同步带A以及压紧轮A组成。两个电机A的输出端分别插接在一个同步带轮B上，一个同步带轮B对应于与一个同步带轮A之间通过同步带A 相连，压紧轮A压紧同步带A保证同步带与动平台的同步带轮紧密啮合。同步带A外侧为带有全齿的同步带形式，内侧带宽的上下两侧设计有与外侧齿型相同的同步带齿，中间处为设有带齿的光带形式。

所述的Y向驱动模块包括上支架B、下支架B和前后两个对称分布的同步带驱动装置B组成。在平台支撑模块的滑块A上设有调整垫块，调整垫块固定连接下支架B。上支架B主体为“匚”形结构，并在左侧一端设有2个圆环形板状结构，用于安装同步带轮B，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔。所述的下支架B主体为“口”字形结构，其四周设有4个圆环形结构，用于安装同步带B和同步带轮C，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔，上支架B和下支架B之间通过螺钉相固定连接。压紧轮B安装在上支架B、下支架B之间的安装槽中。同步带驱动装置B主要由电机B、同步带轮C、同步带轮D、同步带B以及压紧轮B组成。两个电机B的输出端分别插接在一个同步带轮C上，一个同步带轮C对应于与一个同步带轮D之间通过同步带B相连，压紧轮B压紧同步带B保证同步带与动平台的同步带轮紧密啮合。同步带B外侧为带有全齿的同步带形式，内侧带宽的上下两侧设计有与外侧齿型相同的同步带齿，中间处为设有带齿的光带形式。

动平台为带有同步带轮的圆形平台形式，选用铝合金材料，平台上部为加工有安装孔的圆形铝合金板，下部为两个上下相邻的同步带轮的形式，并在同步带轮的内部加工出与转盘轴承配合使用的结构形式。所述的下支撑座采用铝合金材质，下方为方形固定板，并加工有固定导轨B的安装孔，上方为圆柱型结构，加工有安装转盘轴承的圆形槽口。在下支撑座的中心加工有竖直方向的通孔，方便转盘轴承的安装与拆卸。所述的机架为铝合金材料，主要作用是支承导轨A和导轨C，设计为H形钢板焊接结构，机架的中间部分为导轨A提供支承，左右部分为导轨C提供支承，机架的中间支撑板与左右两侧的支撑板成垂直分布，并在机架上设计有导轨A和导轨C的安装螺纹孔和减重孔。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.可以实现动平台的360°回转；

2.高度较低，设计有平台支撑模块，承载力较大。

附图说明

图1为本实用新型的整体效果图；

图2为本实用新型的平台支撑模块示意图；

图3为本实用新型的平台支撑模块正视图；

图4为本实用新型的X向驱动模块示意图；

图5为本实用新型的X向同步带驱动装置内部示意图；

图6为本实用新型的X向驱动模块除去一侧同步带示意图。

图7为本实用新型的Y向驱动模块除去一侧同步带示意图。

图中：1-平台支撑模块、2-X向驱动模块、3-Y向驱动模块、4-机架、5-导轨A、 6-十字滑块、7-下支撑座、8-导轨B、9-动平台、10-转盘轴承、11-同步带轮A、 12-上支架A、13-同步带A、14-滑块C、15-导轨C、16-下支架A、17-同步带轮 B、18-电机A、19-压紧轮A、20-滑块B、21-调整垫块、22-上支架B、23-下支架B、24-压紧轮B、25-电机B、26-同步带B、27-同步带轮C、28-同步带轮D、 29-滑块A。

具体实施方式

在图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示的本实用新型的示意简图中，本实用新型主要包括有平台支撑模块、X向驱动模块和Y向驱动模块。其中，平台支撑模块1由动平台9、转盘轴承10、下支撑座7、导轨A5、十字滑块6、导轨B8、导轨C15以及机架4组成。在两个水平的机架之间设有一组竖直机架，两个水平的机架上设有导轨C，在竖直机架的中部设有一组导轨A，在每根导轨A 上分别滑动连接有两个滑块A，在每个滑块A的上部固定连接滑块B20，滑块A29 和滑块B垂直相连组成十字滑块，十字滑块为钢质材料。滑块B的上部滑动连接在在导轨B上，导轨B与导轨A相互垂直。在导轨B的上部通过螺钉与下支撑座连接，下支撑座为方形平板，在下支撑座的上部设有动平台。

X向驱动模块2包括上支架A12、下支架A16和前后两个对称分布的同步带驱动装置A以及导轨滑块装置组成。在平台支撑模块的导轨C上滑动连接滑块C14，滑块C上部通过螺钉固定在水平的机架上。在上支架A和下支架A之间通过螺钉连接，上支架A主体为“匚”形结构，并在左侧一端设有2个圆环形板状结构，用于安装同步带轮A，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔。所述的下支架A主体为“口”字形结构，其四周设有4个圆环形结构，用于安装同步带A11和同步带轮B17，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔，上支架A和下支架A之间通过螺钉相固定连接。压紧轮A19安装在上支架A、下支架A之间的安装槽中。同步带驱动装置A主要由电机A18、同步带轮A、同步带轮B、同步带A13以及压紧轮A组成。两个电机A的输出端分别插接在一个同步带轮B上，一个同步带轮B对应于与一个同步带轮A之间通过同步带A相连，压紧轮A压紧同步带A保证同步带与动平台的同步带轮紧密啮合。同步带A外侧为带有全齿的同步带形式，内侧带宽的上下两侧设计有与外侧齿型相同的同步带齿，中间处为设有带齿的光带形式。

所述的Y向驱动模块3包括上支架B22、下支架B23和前后两个对称分布的同步带驱动装置B组成。在平台支撑模块的滑块A上设有调整垫块21，调整垫块固定连接下支架B。上支架B主体为“匚”形结构，并在左侧一端设有2 个圆环形板状结构，用于安装同步带轮B，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔。所述的下支架B主体为“口”字形结构，其四周设有4个圆环形结构，用于安装同步带B26和同步带轮C27，中部为厚度小于同步带厚度的长条形结构，并在其上设有一排用于安装压紧轮的圆形安装孔，上支架B和下支架B之间通过螺钉相固定连接。压紧轮B24安装在上支架B、下支架B之间的安装槽中。同步带驱动装置B主要由电机B25、同步带轮C27、同步带轮D28、同步带B26以及压紧轮B组成。两个电机B的输出端分别插接在一个同步带轮C上，一个同步带轮C对应于与一个同步带轮D之间通过同步带B相连，压紧轮B压紧同步带B保证同步带与动平台的同步带轮紧密啮合。同步带B外侧为带有全齿的同步带形式，内侧带宽的上下两侧设计有与外侧齿型相同的同步带齿，中间处为设有带齿的光带形式。

动平台9为带有同步带轮的圆形平台形式，选用铝合金材料，平台上部为加工有安装孔的圆形铝合金板，下部为两个上下相邻的同步带轮的形式，并在同步带轮的内部加工出与转盘轴承配合使用的结构形式。所述的下支撑座7采用铝合金材质，下方为方形固定板，并加工有固定导轨B8的安装孔，上方为圆柱型结构，加工有安装转盘轴承的圆形槽口。在下支撑座7的中心加工有竖直方向的通孔，方便转盘轴承的安装与拆卸。所述的机架为铝合金材料，主要作用是支承导轨A和导轨C，设计为H形钢板焊接结构，机架4的中间部分为导轨A5提供支承，左右部分为导轨C14提供支承，机架的中间支撑板与左右两侧的支撑板成垂直分布，并在机架上设计有导轨A5和导轨C14的安装螺纹孔和减重孔。