一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺制造技術

本實用新型專利技術屬于運動模擬器技術領域，具體來說，涉及一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺。所述多軸調節平臺包括運動平臺、運動分支、檢測分支、驅動裝置和固定平臺；所述運動分支可實現繞Y軸轉動以及分別沿X、Z軸移動等三個自由度；所述檢測分支安裝有編碼器和光柵尺，用于實時檢測運動平臺空間位姿、速度和加速度。與現有技術相比，本實用新型專利技術在工程應用中可根據調節平臺所需實現的運動自由度，合理布置各運動分支及檢測分支運動副軸線；同時，通過檢測分支處傳感器直接獲得運動平臺的位姿、速度、加速度等參數，具有實時性好、檢測精度高等優點。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于運動模擬器
，具體來說，涉及一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺。
技術介紹
并聯機器人是近年來興起的一門學科，具有多軸聯動、運動精度高、承載能力強、結構緊湊等優點，廣泛應用于位姿調整、運動模擬、系統仿真等領域，通過各運動分支協調擺動帶動運動平臺實現空間多自由度運動及定位功能?，F有并聯式運動模擬器以Stewart機構為主，可實現空間六自由度位置及姿態調節。但是這種基于Stewart機構的運動仿真系統龐大、控制復雜、價格昂貴，因此基于少自由度并聯機構的運動仿真系統成為研究熱點。在各類少自由度并聯機構中，三自由度并聯機構應用最為廣泛。現有三自由度并聯機構主要可實現兩轉一移、三軸移動、三軸轉動等三種運動形式，但關于兩移一轉運動形式的并聯機構研究較少，這也限制了少自由度機構的應用場合。除此之外，多軸調節平臺需實現精度較高的定位運動，因此運動平臺位姿參數的實時準確獲取是一個關鍵問題。現有檢測方法有以下兩種：1、借助激光干涉儀、經緯儀等儀器測量各位姿參數，但是這種方法只能檢測靜態位姿，實時性及精度較差；2、借助多軸陀螺儀、加速度計等慣性導航設備獲取平臺的速度及加速度，然后根據相應的算法獲得位姿參數，因此慣性導航設備性能及算法精度是關鍵，往往需要價格昂貴的慣性導航設備才能獲得精度較高的位姿參數。因此，如何直接獲得機構位姿參數是調節平臺推廣應用的前提。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本技術提供了一種實時性好、檢測精度高的具有位姿自檢功能的多軸調節平臺。本技術所述的一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，包括運動平臺1、運動分支、檢測分支、驅動裝置和固定平臺6；所述運動平臺1用于承載儀器設備，并提供相應的調節運動，其上表面設有安裝孔，用于安裝設備，其下表面安裝有鉸鏈支座，用于安裝運動分支或檢測分支的運動副；所述運動分支有三組，上下端分別均勻布置于運動平臺1和固定平臺6上；第1運動分支結構形式為SPR，上、下兩端分別通過球鉸、轉動副與運動平臺1和固定平臺6連接；第2、3運動分支結構形式為RPS，上、下兩端分別通過轉動副、球鉸與運動平臺1和固定平臺6連接；三組運動分支的移動副均包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿8和固定桿9；所述檢測分支結構形式為RPP，包括上端的轉動副、下端的第1移動副及水平的第2移動副；所述第1移動副包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿8和固定桿9；所述第2移動副包括導軌11、滑塊10和支座；上端的轉動副安裝于運動平臺1中心處，該轉動副軸線與第2、3運動分支的轉動副軸線共平面；下端的第1移動副安裝于固定平臺6中心處，該移動副軸線垂直于第1運動分支轉動副軸線；第2移動副通過滑塊10與第1移動副上的固定桿9連接，其軸線垂直于上端的轉動副和第1移動副的軸線；所述驅動裝置包括伺服電機4和伺服電動缸3；所述伺服電機4與伺服電動缸3采用并聯式連接方式，其上還安裝有絕對值編碼器；所述伺服電動缸3上安裝有限位開關，其內設有固定桿9；所述固定平臺6在上表面安裝有鉸鏈支座，用于安裝運動分支的移動副及球鉸，在下表面設有安裝孔，用于固定于地面或設備基座；所述檢測分支安裝有編碼器和光柵尺，用于實時檢測運動平臺1空間位姿、速度和加速度。本技術所述的一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，所述運動平臺1外部形狀為三角形、矩形或圓形，其對應的外接圓直徑為0.2～0.5m；所述固定平臺6外形為圓形，其外接圓直徑為運動平臺外形尺寸的1.5～2.0倍；運動平臺1與固定平臺6之間的距離為0.3～0.5m。本技術所述的一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，所述轉動副包括階梯軸、軸承和端蓋，能實現繞階梯軸軸線的轉動運動。本技術所述的一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，所述球鉸包括球軸承和球鉸支座，能實現在三維空間內任意轉角的轉動運動。本技術所述的一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，所述檢測分支的轉動副上安裝有絕對值編碼器；第1移動副和第2移動副上安裝有光柵尺。本技術所述的一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，所述伺服電動缸3在初始位姿時伸縮量均相等。本技術所述的一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，所述三組運動分支的轉動副軸線互相平行，且均平行于調節平臺需實現的轉動自由度方向；所述檢測分支上端的轉動副軸線與第2、3運動分支轉動副軸線平行。本技術所述的具有位姿自檢功能的多軸調節平臺可實現“兩移一轉”等空間三自由度運動，其中轉動自由度方向為過運動平臺中心處、且與運動分支各轉動副軸線平行，兩個移動自由度方向分別垂直于上述轉軸方向。與現有技術相比，本技術在工程應用中可根據調節平臺所需實現的運動自由度，合理布置各運動分支及檢測分支運動副軸線；同時，通過檢測分支處傳感器直接獲得運動平臺的位姿、速度、加速度等參數，具有實時性好、檢測精度高等優點。附圖說明圖1：具有位姿自檢功能的多軸調節平臺圖；運動平臺-1、運動分支上鉸座-2、伺服電動缸-3、伺服電機-4、運動分支下鉸座-5、固定平臺-6、檢測分支上鉸座-7、伸縮桿-8、固定桿-9、滑塊-10、導軌-11。具體實施方式下面結合具體的實施例對本技術所述的具有位姿自檢功能的多軸調節平臺圖做進一步說明，但是本技術的保護范圍并不限于此。實施例1一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，包括運動平臺1、運動分支、檢測分支、驅動裝置和固定平臺6；所述運動平臺1用于承載儀器設備，并提供相應的調節運動，其上表面設有安裝孔，用于安裝設備，其下表面安裝有鉸鏈支座，用于安裝運動分支或檢測分支的運動副；所述運動分支有三組，上下端分別均勻布置于運動平臺1和固定平臺6上；第1運動分支結構形式為SPR，上、下兩端分別通過球鉸、轉動副與運動平臺1和固定平臺6連接；第2、3運動分支結構形式為RPS，上、下兩端分別通過轉動副、球鉸與運動平臺1和固定平臺6連接；三組運動分支的移動副均包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿8和固定桿9；所述檢測分支結構形式為RPP，包括上端的轉動副、下端的第1移動副及水平的第2移動副；所述第1移動副包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿8和固定桿9；所述第2移動副包括導軌11、滑塊10和支座；上端的轉動副安裝于運動平臺1中心處，該轉動副軸線與第2、3運動分支的轉動副軸線共平面；下端的第1移動副安裝于固定平臺6中心處，該移動副軸線垂直于第1運動分支轉動副軸線；第2移動副通過滑塊10與第1移動副上的固定桿9連接，其軸線垂直于上端的轉動副和第1移動副的軸線；所述驅動裝置包括伺服電機4和伺服電動缸3；所述伺服電機4與伺服電動缸3采用并聯式連接方式，其上還安裝有絕對值編碼器；所述伺服電動缸3上安裝有限位開關，其內設有固定桿9；所述固定平臺6在上表面安裝有鉸鏈支座，用于安裝運動分支的移動副及球鉸，在下表面設有安裝孔，用于固定于地面或設備基座；所述檢測分支安裝有編碼器和光柵尺，用于實時檢測運動平臺空間位姿、速度和加速度。所述運動平臺1外部形狀為三角形，其對應的外接圓直徑為0.2m；所述固定平臺6外形為圓形，其外接圓直徑為運動平臺外形尺寸的1.5倍；運動平臺1與固定平臺6之間的距離為0.3m。所述轉動副包括階梯軸、軸承和端蓋，能實現繞階梯軸軸線的轉動運動。所述球鉸包括球軸承和球鉸支座，能實現在三維本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，其特征在于，所述多軸調節平臺包括運動平臺(1)、運動分支、檢測分支、驅動裝置和固定平臺(6)；所述運動平臺(1)用于承載儀器設備，并提供相應的調節運動，其上表面設有安裝孔，用于安裝設備，其下表面安裝有鉸鏈支座，用于安裝運動分支或檢測分支的運動副；所述運動分支有三組，上下端分別均勻布置于運動平臺(1)和固定平臺(6)上；第1運動分支結構形式為SPR，上、下兩端分別通過球鉸、轉動副與運動平臺1和固定平臺(6)連接；第2、3運動分支結構形式為RPS，上、下兩端分別通過轉動副、球鉸與運動平臺(1)和固定平臺(6)連接；三組運動分支的移動副均包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿(8)和固定桿(9)；所述檢測分支結構形式為RPP，包括上端的轉動副、下端的第1移動副及水平的第2移動副；所述第1移動副包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿(8)和固定桿(9)；所述第2移動副包括導軌(11)、滑塊(10)和支座；上端的轉動副安裝于運動平臺(1)中心處，該轉動副軸線與第2、3運動分支的轉動副軸線共平面；下端的第1移動副安裝于固定平臺(6)中心處，該移動副軸線垂直于第1運動分支轉動副軸線；第2移動副通過滑塊(10)與第1移動副上的固定桿(9)連接，其軸線垂直于上端的轉動副和第1移動副的軸線；所述驅動裝置包括伺服電機(4)和伺服電動缸(3)；所述伺服電機(4)與伺服電動缸(3)采用并聯式連接方式，其上還安裝有絕對值編碼器；所述伺服電動缸(3)上安裝有限位開關，其內設有固定桿(9)；所述固定平臺(6)在上表面安裝有鉸鏈支座，用于安裝運動分支的移動副及球鉸，在下表面設有安裝孔，用于固定于地面或設備基座；所述檢測分支安裝有編碼器和光柵尺，用于實時檢測運動平臺(1)空間位姿、速度和加速度。...

【技術特征摘要】
1.一種具有位姿自檢功能的多軸調節平臺，其特征在于，所述多軸調節平臺包括運動平臺(1)、運動分支、檢測分支、驅動裝置和固定平臺(6)；所述運動平臺(1)用于承載儀器設備，并提供相應的調節運動，其上表面設有安裝孔，用于安裝設備，其下表面安裝有鉸鏈支座，用于安裝運動分支或檢測分支的運動副；所述運動分支有三組，上下端分別均勻布置于運動平臺(1)和固定平臺(6)上；第1運動分支結構形式為SPR，上、下兩端分別通過球鉸、轉動副與運動平臺1和固定平臺(6)連接；第2、3運動分支結構形式為RPS，上、下兩端分別通過轉動副、球鉸與運動平臺(1)和固定平臺(6)連接；三組運動分支的移動副均包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿(8)和固定桿(9)；所述檢測分支結構形式為RPP，包括上端的轉動副、下端的第1移動副及水平的第2移動副；所述第1移動副包括驅動裝置及上下套接的伸縮桿(8)和固定桿(9)；所述第2移動副包括導軌(11)、滑塊(10)和支座；上端的轉動副安裝于運動平臺(1)中心處，該轉動副軸線與第2、3運動分支的轉動副軸線共平面；下端的第1移動副安裝于固定平臺(6)中心處，該移動副軸線垂直于第1運動分支轉動副軸線；第2移動副通過滑塊(10)與第1移動副上的固定桿(9)連接，其軸線垂直于上端的轉動副和第1移動副的軸線；所述驅動裝置包括伺服電機(4)和伺服電動缸(3)；所述伺服電機(4)與伺服電動缸(3)采用并聯式連接方式，其上還安裝有絕對值編碼器；所述伺服電動缸(3)上安...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉曉，羅二娟，賈磊，劉博，孫貝，
申請(專利權)人：山西省交通科學研究院，
類型：新型
國別省市：山西;14