一种冗余驱动六自由度运动模拟台的制作方法
【专利摘要】一种冗余驱动六自由度运动模拟台，包括机座、动平台和连接两者的六组相同的复合驱动支链，其特点是：每组复合驱动支链均包括一端部移动组件和一电动推杆，每个端部移动组件均由导轨和相配合的滑块构成，导轨固装在机座的上端面，每个电动推杆的一端均通过万向副与对应位置的滑块连接，每个电动推杆的另一端均通过球铰链与动平台的下端面连接，六个电动推杆与动平台形成六个连接点，六个连接点按照正六边形的六个边角位置分布；还包括与六组复合驱动支链中的滑块一一驱动连接的六组驱动机构。本模拟台在每组复合驱动支链与机座之间均增加一组移动组件，使每个支链成为双冗余驱动，该双冗余驱动结构使模拟台运动的加速度和速度均可控、提高了过载能力和承载能力、拓展了模拟台的工作空间。
【专利说明】—种冗余驱动六自由度运动模拟台
【技术领域】
[0001]本发明涉及运动模拟台，特别涉及一种冗余驱动六自由度运动模拟台，。
【背景技术】
[0002]六自由度运动模拟台是由六个驱动装置(比如六支油缸或六支电动推杆等)实现六自由度运动的平台。六自由度运动模拟台的研究成果较多。比如:中国专利CN103150939A公开了一种六自由度运动模拟器，主要包括直线移动组件、复合运动组件、连杆组件、竖向转动组件和座舱组件，用于实现俯仰、翻滚、平移等位姿变换。中国专利CN202632639U公开了一种六自由度运动模平台，解决现有六自由度运动平台受液压技术制约的问题。中国专利CN101081504公开了一种六自由度对接平台，平面调节机构使工作平台沿X轴、Y轴、Z轴的转动和移动，实现六个自由度的运动。中国专利CN2677679公开了一种带球铰的六自由度液压伺服平台，该结构的驱动装置设置在上、下平台之间，油路块固定在下平台上，胶管连接驱动装置及油路块。目前现有的六自由度模拟平台普遍存在着过载能力和承载能力差；仅能实现速度控制，而无法实现加速度控制；动平台工作空间小等方面的不足。
【发明内容】
[0003]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种加速度和速度均可控、大过载、承载能力强、动平台工作空间大的冗余驱动六自由度运动模拟台。
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0005]一种冗余驱动六自由度运动模拟台，包括机座、动平台和连接两者的六组相同的复合驱动支链，其特征在于:每组复合驱动支链均包括一端部移动组件和一电动推杆；每个端部移动组件均由固装在机座上端的导轨和相配合的滑块构成，每组复合驱动支链中的导轨均为直线导轨，六个直线导轨在机座的上端面按照正六边形的六个边依次排布；每个电动推杆的一端均通过万向副与对应位置的滑块连接，每个电动推杆的另一端均通过球铰链与动平台的下端面连接，六个电动推杆与动平台形成六个连接点，六个连接点按照正六边形的六个边角位置分布；还包括六组驱动机构，六组驱动机构与六组复合驱动支链中的滑块一一驱动连接。
[0006]本发明还可以采取的技术方案为:
[0007]每组驱动机构均由电机A、与电机A驱动连接的丝杠及固装在对应滑块上与丝杠相配合的丝母构成；所述电机A固定安装在机座的上端，且设置在对应丝杠的一端，所述丝杠通过支撑架支撑在机座的上端，所述丝杠与对应的导轨相平行。
[0008]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:
[0009]一种冗余驱动六自由度运动模拟台，包括机座、动平台和连接两者的六组相同的复合驱动支链，其特征在于:每组复合驱动支链均包括一端部移动组件和一电动推杆；每个端部移动组件均由固装在机座上端的导轨和相配合的滑块构成，六组复合驱动支链中的导轨为一体成型的圆环形导轨；每个电动推杆的一端均通过万向副与对应位置的滑块连接，每个电动推杆的另一端均通过球铰链与动平台的下端面连接，六个电动推杆与动平台形成六个连接点，六个连接点按照正六边形的六个边角位置分布；还包括六组驱动机构，六组驱动机构与六组复合驱动支链中的滑块一一驱动连接。
[0010]所述圆环形导轨的内表面为内齿圈结构；六组驱动机构一一安装在六个滑块的下端，每组驱动机构均由电机B、与电机B驱动连接的蜗杆、与蜗杆相啮合的蜗轮及与蜗轮同轴设置的驱动齿轮，驱动齿轮与环形导轨的内齿相啮合。
[0011]每个滑块的下端面上均设有与圆环形导轨同轴的弧形凸起带，在弧形凸起带上沿着弧形走向安装有多个滚动体，所述滚动体与圆环形导轨的上端面形成滚动配合；每个滑块的下端面上还安装有多个滚轮轴，每个滚轮轴上均安装有一滚轮，多个滚轮布置在与圆环形导轨同轴的圆周上，滚轮与圆环形导轨的外侧面形成滚动配合。
[0012]本发明具有的优点和积极效果是:
[0013]本六自由度运动模拟台在每组复合驱动支链与机座之间均增加一组移动组件，形成一移动副，该移动副与对应支链上的电动推杆形成的移动副组合，使每个支链形成双移动副结构，这样通过选择每个支链的两个移动副作为驱动运动副，使每个支链成为双冗余驱动，该双冗余驱动结构可使运动模拟台按照二阶函数进行可控运动，因此在实现速度可控的前提下，也实现了加速度可控；通过复合驱动支链的上、下移动副的配合运动，提高了运动模拟台的过载能力，可以使运动模拟台进行大过载模拟运动；另外，由于每个支链均为双冗余驱动，其驱动力明显大于单驱动支链，因此使运动模拟台承载能力大幅度提高；此夕卜，双冗余驱动结构也增大了动平台的可达工作空间和有效工作空间，提高了模拟台运动的灵活性和运动精度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明第一实施方式的立体结构示意图；
[0015]图2是图1的A向示意图；
[0016]图3是本发明第二实施方式的立体结构示意图；
[0017]图4是图3的B向示意图；
[0018]图5是第二实施方式的驱动机构的示意图。
[0019]图中:1、机座；2、动平台；3、端部移动组件；301、直线导轨；302、滑块；301，、圆环形导轨；302，、滑块；4、电动推杆；5、万向副；6、球铰链；7、电机A ;7，、电机B ;8、丝杠；9、丝母；10、蜗杆；11、蜗轮；12、驱动齿轮；13、弧形凸起带；14、滚动体；15、滚轮轴；16、滚轮。
【具体实施方式】
[0020]为能进一步了解本发明的
【发明内容】
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下:
[0021]实施例1:
[0022]请参见图1-2，一种冗余驱动六自由度运动模拟台，包括机座1、动平台2和连接两者的六组相同的复合驱动支链。
[0023]每组复合驱动支链均包括一端部移动组件3和一电动推杆4。每个端部移动组件均由直线导轨301和相配合的滑块302构成。直线导轨固装在机座的上端面，六组直线导轨在机座的上端面按照正六边形的六个边依次排布，即六组直线导轨顺次连接形成正六边形。每组复合驱动支链中的直线导轨可采用单导轨，也可采用多导轨，如附图1和2所述的双导轨结构。在保证滑块沿直线导轨平稳移动，不出现偏摆的情况下，导轨的截面形状不受限制。上述电动推杆是主要由电机、推杆和控制装置等机构组成的一种直线执行机构，参见现有技术。每个电动推杆的一端均通过万向副5与对应位置的滑块连接，每个电动推杆的另一端均通过球铰链6与动平台的下端面连接。具体的，将电动推杆的推杆端与动平台连接，远离推杆端的一端与滑块连接。六个电动推杆与动平台形成六个连接点，六个连接点按照正六边形的六个边角位置分布，即将六个连接点通过直线顺次连接，形成正六边形。
[0024]本冗余驱动六自由度运动模拟台还包括六组驱动机构，六组驱动机构与六组复合驱动支链中的滑块一一驱动连接。驱动机构优选为:由电机A7、与电机驱动连接的丝杠8及固装在对应滑块上与丝杠相配合的丝母9构成。具体的，在机座的上端面设置呈正六边形布置的六组支撑架，将六组驱动机构中的丝杠--安装在六组支撑架上，电机A固定安装在机座的上端，且设置在对应丝杠的一端，丝杠与对应的导轨相平行。上述每组复合驱动支链中的直线导轨可固装在对应位置的支撑架上，参见图1和2。驱动机构除采用上述结构夕卜，也可采用液压驱动和气动驱动结构。
[0025]实施例2:
[0026]请参见图3-5，本实施例与实施例1的区别为:
[0027]I)六组复合驱动支链中的导轨为一体成型的圆环形导轨301，及相配合的滑块302，。这样，每组复合驱动支链端部移动组件在对应驱动机构的作用下，其运行轨迹为圆弧轨迹，而实施例1中的运行轨迹为直线轨迹。
[0028]2)所述圆环形导轨的内表面为内齿圈结构。六组驱动机构一一安装在六个滑块的下端，每组驱动机构均包括电机B7，、与电机B驱动连接的蜗杆10、与蜗杆相啮合的蜗轮11及与蜗轮同轴设置的驱动齿轮12，驱动齿轮与环形导轨的内齿相啮合。具体的，电机B固装在对应滑块的下端面，蜗杆通过固装在滑块下端面的轴支架进行支撑，在滑块的下端面还垂直安装有蜗轮支撑轴，蜗轮和驱动齿轮由上至下固装在蜗轮支撑轴上。
[0029]在本实施例中，每个端部移动组件中的导轨与滑块可采用滑动摩擦配合结构，也可采用滚动摩擦配合结构。在本发明中，导轨与滑块之间的配合优选如下结构:在每个滑块的下端面上均设置有与圆环形导轨同轴的弧形凸起带13，弧形凸起带可与滑块一体成型，也可分体成型后，再通过螺纹锁紧件固定在滑块的下端面上。在弧形凸起带上沿着弧形走向安装有多个滚动体14，滚动体可采用滚子或滚珠，所述滚动体与圆环形导轨的上端面形成滚动配合。每个滑块的下端面上还安装有多个滚轮轴15，滚轮轴上安装有滚轮16，多个滚轮布置在与圆环形导轨同轴的圆周上，滚轮与圆环形导轨的外侧面形成滚动配合。采用上述配合结构，可大幅度降低滑块沿导轨移动的摩擦力。
[0030]综上，本六自由度运动模拟台通过十二台电机(六组驱动机构中的六台电机与六个电动推杆中的六个电机)驱动六自由度运动，其与现有的六个驱动机构驱动六自由度运动的模拟台相比，具有如下优点:
[0031]1、加速度和速度均可控、大过载、承载能力强、稳定性好、不容易干涉。
[0032]2、无自微动、累计误差小、误差可补偿，且动平台工作空间大。
[0033]3、灵巧度高，动平台运动情况可以通过各种冗余驱动组合实现改变，驱动支链对动平台运动不施加约束干扰，动平台容易控制。
【权利要求】
1.一种冗余驱动六自由度运动模拟台，包括机座、动平台和连接两者的六组相同的复合驱动支链，其特征在于:每组复合驱动支链均包括一端部移动组件和一电动推杆；每个端部移动组件均由固装在机座上端的导轨和相配合的滑块构成，每组复合驱动支链中的导轨均为直线导轨，六个直线导轨在机座的上端面按照正六边形的六个边依次排布；每个电动推杆的一端均通过万向副与对应位置的滑块连接，每个电动推杆的另一端均通过球铰链与动平台的下端面连接，六个电动推杆与动平台形成六个连接点，六个连接点按照正六边形的六个边角位置分布；还包括六组驱动机构，六组驱动机构与六组复合驱动支链中的滑块 驱动连接。
2.根据权利要求1所述的冗余驱动六自由度运动模拟台，其特征在于:每组驱动机构均由电机A、与电机A驱动连接的丝杠及固装在对应滑块上与丝杠相配合的丝母构成；所述电机A固定安装在机座的上端，且设置在对应丝杠的一端，所述丝杠通过支撑架支撑在机座的上端，所述丝杠与对应的导轨相平行。
3.—种冗余驱动六自由度运动模拟台，包括机座、动平台和连接两者的六组相同的复合驱动支链，其特征在于:每组复合驱动支链均包括一端部移动组件和一电动推杆；每个端部移动组件均由固装在机座上端的导轨和相配合的滑块构成，六组复合驱动支链中的导轨为一体成型的圆环形导轨；每个电动推杆的一端均通过万向副与对应位置的滑块连接，每个电动推杆的另一端均通过球铰链与动平台的下端面连接，六个电动推杆与动平台形成六个连接点，六个连接点按照正六边形的六个边角位置分布；还包括六组驱动机构，六组驱动机构与六组复合驱动支链中的滑块一一驱动连接。
4.根据权利要求3所述的冗余驱动六自由度运动模拟台，其特征在于:所述圆环形导轨的内表面为内齿圈结构；六组驱动机构--安装在六个滑块的下端，每组驱动机构均包括电机B、与电机B驱动连接的蜗杆、与蜗杆相啮合的蜗轮及与蜗轮同轴设置的驱动齿轮，驱动齿轮与圆环形导轨的内齿相啮合。
5.根据权利要求3和4所述的冗余驱动六自由度运动模拟台，其特征在于:每个滑块的下端面上均设有与圆环形导轨同轴的弧形凸起带，在弧形凸起带上沿着弧形走向安装有多个滚动体，所述滚动体与圆环形导轨的上端面形成滚动配合；每个滑块的下端面上还安装有多个滚轮轴，每个滚轮轴上均安装有一滚轮，多个滚轮布置在与圆环形导轨同轴的圆周上，滚轮与圆环形导轨的外侧面形成滚动配合。
【文档编号】G09B25/00GK104269097SQ201410397874
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】许佳音, 荣誉, 曲梦可, 苏干强, 陈栩生 申请人:天津工程机械研究院