（12)平行设置； 电机磁钢（19)设于电机中心轴（12)上，电机动子（20)套在电机磁钢（19)的外侧，电机动 子（20)通过连接块（14)与设于电机动子轴（13)上的楔形滑块（16)相连，楔形滑块（16)上 设有直线轴承（15)，电机动子（20)在电机磁钢（19)的电磁作用下，带动楔形滑块（16)沿电 机动子轴（13)作往复直线运动。直线电机（7)的电机动子轴（13)与机构底座（8)之间的 倾斜角8=45°设置，每组支链的电机动子轴（13)之间也依次成30°和90°设置。直线电 机（7 )通过直线电机底座（6 )固定在机构底座（8 )上，直线电机底座（6 )与机构底座（8 )之 间的夹角T=45°。其中电机端盖（17)通过M3沉头螺钉（21)与电机外壳（18)联接。楔 形滑块（5 )通过连接块（14 )和M3螺栓（22 )与电机动子（20 )联接，楔形滑块（5 )通过直线 轴承（15)实现在电机动子轴（13)上的往复直线式运动。
[0034] 所述虎克铰（2)包括一对叉形的虎克铰端盖（24)和十字轴（26)，十字轴（26)的四 端设有虎克铰轴承（25)，两个虎克铰端盖（24)之间通过十字轴（26)相连接。
[0035] 所述三自由度铰链（4)由一对叉形的三自由度铰链端盖（23)、十字轴（26)、铰链 轴承（27)、转动副顶盖（28)和转动副轴承（29)组成，十字轴（26)的四端设有铰链轴承 (27)，两个叉形的三自由度铰链端盖（23)之间通过十字轴（26)相连；其中一个三自由度铰 链端盖（23)通过M3螺栓（22)与楔形滑块（16)联接，另一个三自由度铰链端盖（23)通过 M3螺栓（22 )与转动副顶盖（28 )联接，转动副顶盖（28 )再通过转动副轴承（29 )与连杆（3 ) 过盈配合联接。连杆（3)既可在转动副轴承（29)内转动，又可随十字轴（26)前后、左右摆 动。
[0036] 本实用新型共有6根支链，每根支链上，连杆（3)的一头通过M3螺栓（22)与虎克 铰（2)联接，连杆（3)的另一头通过转动副轴承（29)与三自由度铰链（4)过盈联接。本实 用新型整机结构由于呈棱锥形设置，故称为六棱锥式并联机构。
[0037] 本实用新型安装时，采用轮辐式的布置方式，将呈夹角y=45°的直线电机底座 (6)按照a=30°和(6=90°的角度依次通过定位销（9)和MlO螺栓（10)固定在机构底座 (8 )上，直线电机（7 )通过锁紧螺母（11)、直线电机中心轴（12 )、直线电机动子轴（13 )与直 线电机底座（6)联接，保证直线电机两根轴的倾斜角度5=45°。
[0038] 本实用新型在工作时，通过驱动系统改变直线电机（7)导轨上铰链的位置，再由六 根连杆（3)共同驱动负载平台实现六个自由度上的运动。与传统球铰联接方式不同，本实 用新型采用虎克铰和三自由度铰链联接、传动，其优点在于最大转角可以达到90°，因此使 本实用新型具有较好的转动性能，其负载平台（1)的最大转角0能够达到51°，能够满足 越野路况下汽车六自由度振动的模拟。
[0039] 所述的控制系统由直线电机作为执行器，涉及的传感器包括位移传感器和电流传 感器，通过单片机实现位移和电流的双闭环控制，从而提高驱动系统的控制精度，保证机构 运动时的高速度、高精度、高响应频率。
[0040] 本实用新型的工作原理是：对于给定的负载平台（1)运动规律，由数学模型计算 出各个直线电机的运动规律，包括位移、速度、加速度和驱动力的变化规律，通过单片机的 位移和电流双闭环控制，使直线电机（7)按照预期的规律运动。电机动子（20)通过连接块 (14)带动楔形滑块（16)沿直线电机动子轴（13)往复运动，楔形滑块（16)推动三自由度铰 链（4)、连杆（3)和虎克铰（2)在空间六个自由度上运动，六个虎克铰（2)共同作用于负载平 台（1)，使得对于给定的六个直线电机位置存在唯一的负载平台（1)位姿与之对应，实现负 载平台的六个自由度运动。
[0041] 所述的六棱锥式并联机构具有较好的转动性能，负载平台（1)的最大转角0能够 达到51°，并且具有高速度、高精度、响应速度快等特点，能够满足越野路况下汽车六自由 度振动的模拟。
【主权项】
1. 一种六棱锥式六自由度并联机构，由负载平台（1)、机构底座（8)和六组支链构成， 负载平台（1)与机构底座（8)之间通过六组支链进行并联，其特征在于：六组支链轮辐式设 置，每组支链之间依次为a =30°和(6=90°均布，使负载平台（1)、机构底座（8)和六组支 链之间呈六棱锥形设置；所述每组支链由虎克铰（2)、连杆（3)、三自由度铰链（4)和直线电 机（7)构成，直线电机（7)倾斜式固定在机构底座（8)上；直线电机（7)上设有电机动子轴 (13)和可在电机动子轴（13)上往复式直线运动的楔形滑块（16);连杆（3)的上端通过虎克 铰（2)与负载平台（1)相联接；连杆（3)的下一端通过三自由度铰链（4)与电机动子轴（13) 上的楔形滑块（16)相联接。2. 如权利要求1所述的一种六棱锥式六自由度并联机构，其特征在于：所述直线电机 (7)，包括电机中心轴（12)、电机磁钢（19)、电机动子（20)、电机动子轴（13)、电机外壳（18) 和电机端盖（17)，电机动子轴（13)与电机中心轴（12)平行设置；电机磁钢（19)设于电机 中心轴（12)上，电机动子（20)套在电机磁钢（19)的外侧，电机动子（20)通过连接块（14) 与设于电机动子轴（13)上的楔形滑块（16)相联。3. 如权利要求1或2所述的一种六棱锥式六自由度并联机构，其特征在于：直线电机 (7)的电机动子轴（13)与机构底座（8)之间的倾斜角5=45°设置，每组支链的电机动子轴 (13)之间也依次成30°和90°设置。4. 如权利要求1或2所述的一种六棱锥式六自由度并联机构，其特征在于：所述虎克 铰（2)包括一对叉形的虎克铰端盖（24)和十字轴（26)，十字轴（26)的四端设有虎克铰轴承 (25)，两个虎克铰端盖（24)之间通过十字轴（26)相连接。5. 如权利要求1或2所述的一种六棱锥式六自由度并联机构，其特征在于：所述三自 由度铰链（4 )包括一对叉形的三自由度铰链端盖（23 )、十字轴（26 )、铰链轴承（27 )、转动副 顶盖（28)和转动副轴承（29)，十字轴（26)的四端设有铰链轴承（27)，两个叉形的三自由 度铰链端盖（23)之间通过十字轴（26)相连；其中一个三自由度铰链端盖（23)与楔形滑块 (16)固定连接，另一个三自由度铰链端盖（23)通过固连的转动副顶盖（28)和转动副轴承 (29)与连杆（3)连接；连杆（3)既可在转动副轴承（29)内转动，又可随十字轴（26)前后、 左右摆动。6. 如权利要求1或2所述的一种六棱锥式六自由度并联机构，其特征在于：直线电机 (7 )的驱动采用单片机实现位移和电流的双闭环控制。7. 如权利要求1或2所述的一种六棱锥式六自由度并联机构，其特征在于：直线电机 (7)通过直线电机底座（6)固定在机构底座（8)上，直线电机底座（6)与机构底座（8)之间 的夹角7=45°。
【专利摘要】本实用新型涉及一种运动模拟装备，特别是一种六棱锥式六自由度并联机构。由负载平台（1）、机构底座（8）与六组支链并联组成。每组支链由虎克铰（2）、连杆（3）、三自由度铰链（4）和直线电机（7）构成。连杆（3）的一头通过虎克铰（2）与负载平台（1）相联，另一头通过三自由度铰链（4）与直线电机（7）的楔形滑块（16）相联。直线电机（7）通过楔形滑块（16）驱动连杆（3）带动负载平台（1）联动。本实用新型具有高速度、高精度、响应速度快等优点，负载平台（1）最大转角θ可达到51°，实现越野路况下汽车六自由度振动模拟。
【IPC分类】B25J9/08, B25J13/00
【公开号】CN204819514
【申请号】CN201520537859
【发明人】刘玮, 张如剑, 张亚萍
【申请人】盐城工学院, 江苏剑桥涂装工程有限公司
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月23日