专利名称：基于并联多自由度机构的广义加载试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及加载试验系统，特别是涉及一种基于并联多自由度机构的广义加载试验系统。
背景技术：
目前的加载系统、负载仿真系统基本上是单自由度液压缸或液压马达加载，所以试验系统也都是单自由度的，尚无多自由度的加载试验系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于并联多自由度机构的广义加载试验系统，可以用于进行多自由度力和力矩加载系统的加载试验，为广义加载试验系统提供了一种紧凑的、理想的集成方案。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括基于由加载机构固定平台、加载机构关节铰链、六套并联的加载机构线性执行器和加载机构活动平台组成的并联六自由度机构的广义加载机构；基于由被加载机构固定平台、被加载机构关节铰链、多套并联的被加载机构线性执行器和被加载机构活动平台组成的并联多自由度机构的被加载机构；加载机构固定平台安装在地面上或其它固定平面上，加载机构活动平台上面装有一套六维力传感器，六维力传感器的另一面与加载连接机构连接，支撑框架顶部下方与加载连接机构同轴安装被加载对象固定机构，被加载对象固定机构下方与被加载机构固定平台连接，被加载机构活动平台与加载连接机构连接，支撑框架安装在地面上或其它固定平面上。
所说的并联多自由度机构为具有2～6个自由度以上的并联机构，多套并联的被加载机构线性执行器为2～6套并联的被加载机构线性执行器。
广义力也称空间作用力，可分解成沿坐标X、Y、Z轴的力Fx、Fy、Fz和绕X、Y、Z轴的力矩τx、τy、τz。本发明利用并联六自由度电液伺服机构输出广义力对承载对象进行多自由度力和力矩同时加载，而且在输出给定的广义力的同时，对加载并联六自由度机构的位姿进行高精度的伺服控制，可实现精确的同步加载。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是本发明加载机构采用并联多自由度机构，可以用于进行多自由度力和力矩加载系统的加载试验，为广义加载试验系统提供了一种紧凑的、理想的集成方案，是对传统加载试验系统的突破。并且由于并联多自由度机构具有输出力大、机构刚度好、控制精度高、响应快等特点，使得本发明具有更好的控制性能指标，具有更广泛的试验对象，并可获得更佳的试验效果。可广泛应用于空中对接机构综合试验，壳体、各类零件和材料综合疲劳试验加载系统以及负载仿真器等的试验，对推动我国高性能的复合负载仿真器、材料试验机等装备研制具有重要实际价值，对发展我国工业生产、国民经济和国防军事建设起到重要作用。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
附图是本发明的结构原理图。
具体实施例方式
如附图所示，本发明包括基于由加载机构固定平台7、加载机构关节铰链8、六套并联的加载机构线性执行器6和加载机构活动平台9组成的并联六自由度机构的广义加载机构5，基于由被加载机构固定平台14、被加载机构关节铰链12、多套并联的被加载机构线性执行器13和被加载机构活动平台11组成的并联多自由度机构的被加载机构10；加载机构固定平台7安装在地面上或其它固定平面上，加载机构活动平台9上面装有一套六维力传感器4，六维力传感器4的另一面与加载连接机构3连接，支撑框架1顶部下方与加载连接机构3同轴安装被加载对象固定机构2，被加载对象固定机构2下方与被加载机构固定平台14连接，被加载机构活动平台11与加载连接机构3连接，支撑框架1安装在地面上或其它固定平面上。
所说的并联多自由度机构为具有2～6个自由度以上的并联机构，多套并联的被加载机构线性执行器13为2～6套并联的被加载机构线性执行器13。
本发明的工作原理如下本发明中加载机构活动平台9通过加载机构关节铰链8、并联安装的六套线性执行器6与加载机构固定平台7连接，并由并联安装的六套线性执行器6驱动，进行空间六自由度运动，同时输出广义力。
被加载机构活动平台11通过被加载机构关节铰链12、被加载机构线性执行器13与被加载机构固定平台14连接，并且由并联安装的多个被加载机构线性执行器13驱动，进行空间多自由度的运动。
广义加载机构5可在保持加载机构活动平台9为任意位姿时对被加载机构10进行广义加载，而且可以在输出给定的广义力的同时，对加载机构活动平台9的位姿进行高精度的伺服控制，精确跟随被加载机构活动平台11的运动，实现动态同步加载。安装在加载机构活动平台9上的六维力传感器4检测广义加载机构5施加在被加载机构活动平台11上的广义力，进行力伺服控制。并且在加载机构活动平台9上安装姿态传感器以构成位姿大闭环，实现对被加载机构活动平台11的同步加载。
静态加载时，被加载机构活动平台11模拟被加载对象的表面，运动到某个位姿，加载机构活动平台9也运动到对应的位姿并进行广义加载；动态加载时，被加载机构活动平台11根据给定的信号进行自主运动，加载机构活动平台9精确跟随被加载活动平台11的运动，同时输出广义力，进行广义同步加载。
权利要求
1.一种基于并联多自由度机构的广义加载试验系统，包括基于由加载机构固定平台(7)、加载机构关节铰链(8)、六套并联的加载机构线性执行器(6)和加载机构活动平台(9)组成的并联六自由度机构的广义加载机构(5)，基于由被加载机构固定平台(14)、被加载机构关节铰链(12)、多套并联的被加载机构线性执行器(13)和被加载机构活动平台(11)组成的并联多自由度机构的被加载机构(10)；其特征在于加载机构固定平台(7)安装在地面上或其它固定平面上，加载机构活动平台(9)上面装有一套六维力传感器(4)，六维力传感器(4)的另一面与加载连接机构(3)连接，支撑框架(1)顶部下方与加载连接机构(3)同轴安装被加载对象固定机构(2)，被加载对象固定机构(2)下方与被加载机构固定平台(14)连接，被加载机构活动平台(11)与加载连接机构(3)连接，支撑框架(1)安装在地面上或其它固定平面上。
2.根据权利要求1所述的一种基于并联多自由度机构的广义加载试验系统，其特征在于所说的并联多自由度机构为具有2～6个自由度以上的并联机构，多套并联的被加载机构线性执行器(13)为2～6套并联的被加载机构线性执行器(13)。
全文摘要
本发明公开了一种基于并联多自由度机构的广义加载试验系统。包括基于并联六自由度机构的广义加载机构，基于并联多自由度机构的被加载机构。加载机构固定平台安装在地面上或其它固定平面上，加载机构活动平台上面装有一套六维力传感器，六维力传感器的另一面与加载连接机构连接，支撑框架顶部下方与加载连接机构同轴安装被加载对象固定机构，被加载对象固定机构下方与被加载机构固定平台连接，被加载机构活动平台与加载连接机构连接，支撑框架安装在地面上或其它固定平面上。本发明提供了一种紧凑的、理想的集成方案，可用于空中对接机构综合试验，壳体、各类零件和材料综合疲劳试验加载系统以及负载仿真器等的试验。
文档编号F15B19/00GK1546876SQ20031010900
公开日2004年11月17日 申请日期2003年11月29日 优先权日2003年11月29日
发明者王宣银, 程佳, 贾光政, 刘荣 申请人:浙江大学