【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及六自由度平臺，具體為一種采用柔性鉸的高精度六自由度平臺。
技術介紹
1、六自由度平臺由于支腿采用可伸縮設計，平臺可以根據實際需求進行快速調整，從而實現對負載的精確控制。在結構方面，stewart平臺采用并聯機構設計，相較于串聯機構，其誤差積累較小，因此具有更高的精度。此外，平臺還采用了對稱型結構，使得各向同性良好，進一步提高了其運動性能。由于六自由度的stewart平臺的剛度大、承載能力強、定位精度高并且在空間中擁有各個方向的全自由度，因此被廣泛地應用在車輛運動模擬、艦船平臺模擬器、飛機及航天器、精密制造系統等大型仿真試驗裝備中。
2、盡管傳統定位系統已發展成熟且應用廣泛，但其精度不高、體積龐大、且重量大的特點使其在運載平臺上的應用受到限制。具體而言，傳統定位系統在使用過程中由于負載變化、外部干擾等因素會降低整體結構的穩定性，從而影響定位精度。由于現有定位系統多采用串聯結構設計，在運動過程中容易產生累積誤差，特別是在振動環境下會進一步削弱系統的結構穩定性，最終影響定位精度。除此之外，未來航天平臺逐漸趨向于大型結構并且具有高柔性，這樣將導致其結構變得極為不穩定，并且當系統受到擾動時，造成的結構振動將更為嚴重，也會大幅度降低其定位精度。因此，傳統的定位系統結構已經無法滿足新時代對于高精度定位的要求。
3、盡管通過一些先進的算法和精確的建模方式提高了傳統stewart平臺的定位精度，但其在進行定位操作時難免會產生偏差導致定位結果不盡人意。例如：1)在運動過程中stewart平臺會產生三處摩擦：定平
技術實現思路
1、基于此，本專利技術的目的是提供一種采用柔性鉸的高精度六自由度平臺，以解決上述
技術介紹
中提及的技術問題。
2、為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種采用柔性鉸的高精度六自由度平臺，包括實驗臺、定桿、頂部平臺，所述定桿上安裝有磁編碼器，所述頂部平臺內部設置有鉸接部，且鉸接部包括兩個柔性鉸鏈，兩個所述柔性鉸鏈之間連接有虎克鉸固定座，所述柔性鉸鏈頂部安裝有應變片。
3、通過采用上述技術方案，柔性鉸鏈在力矩作用下可以產生較明顯的彈性變形，能在機械結構中起到鉸鏈的作用，因此本專利技術將柔性鉸鏈融入頂部平臺，可以將剛性連接塊與軸承之間以及軸承與銷軸之間的摩擦力轉換為柔性鉸鏈中的彈性變形，從而隔離了各部分摩擦力帶來的影響，便于能量儲存和轉化，可提高驅動及傳動效率，同時根據磁編碼器測量得到的電動推桿的位移數據；再通過應變片檢測得到柔性鉸鏈位移數據，可以將負載移動到預期位置，從而實現精準定位。
4、進一步的，所述柔性鉸鏈采用pom塑料、彈簧鋼或不銹鋼材料制作而成。
5、通過采用上述技術方案，柔性鉸鏈在力矩作用下可以產生較明顯的彈性變形，能在機械結構中起到鉸鏈的作用，因此本專利技術將柔性鉸鏈融入頂部平臺，可以將剛性連接塊與軸承之間以及軸承與銷軸之間的摩擦力轉換為柔性鉸鏈中的彈性變形，從而隔離了各部分摩擦力帶來的影響，便于能量儲存和轉化，可提高驅動及傳動效率。
6、進一步的，所述應變片和鉸接部均設置有六組，且六組應變片分別設置于六組鉸接部頂部。
7、通過采用上述技術方案，能夠分別將六組傳統虎克鉸的摩擦力轉換為柔性鉸鏈中的彈性變形，從而隔離了各部分摩擦力帶來的影響。
8、進一步的，所述實驗臺頂部固定有底座，且底座頂部連接有傳統虎克鉸，所述傳統虎克鉸頂部連接有伸縮桿，且伸縮桿頂部通過傳統虎克鉸與虎克鉸固定座相連接，所述頂部平臺頂部開設有多個螺釘孔。
9、通過采用上述技術方案，實驗人員將負載固定在頂部平臺上的螺釘孔，然后實驗人員啟動帶磁編碼器的伸縮桿，控制伸縮桿的伸縮，實驗人員可以觀察到頂部平臺沿y軸上下移動，通過六個由定桿、動桿組成電缸式伸縮桿進行獨立伸縮運動，配合傳統虎克鉸使伸縮桿與底座和頂部平臺之間能夠轉動，從而實現頂部平臺六個自由度運動。
10、進一步的，所述傳統虎克鉸包括連接于底座頂部、連接于伸縮桿底部、連接于伸縮桿頂部和連接于虎克鉸固定座底部的四個剛性連接塊，且四個剛性連接塊內部均通過軸承連接有銷軸，四個所述銷軸之間分別連接有兩個萬向節連接塊。
11、通過采用上述技術方案，兩個剛性連接塊之間通過萬向節連接塊連接，從而使伸縮桿能夠向xyz三個方向的移動和轉動，以便于支持頂部平臺六個自由角度。
12、進一步的，所述萬向節連接塊通過軸承和銷軸與剛性連接塊轉動連接。
13、通過采用上述技術方案，便于伸縮桿轉動時能夠向xyz三個方向的移動和轉動，從而實現六個自由度運動。
14、進一步的，所述伸縮桿包括安裝于傳統虎克鉸頂部的定桿，且定桿頂部連接有動桿。
15、通過采用上述技術方案，動桿從頂桿中伸出，進而驅動頂部平臺的一個角上移或下移，以便于后續實現六個自由度運動。
16、進一步的，所述傳統虎克鉸和伸縮桿均設置有六個，兩個為一組，共分為三組，且三組傳統虎克鉸和伸縮桿均呈環形陣列狀分布。
17、通過采用上述技術方案，通過六個由定桿和動桿組成的電缸式伸縮桿進行獨立伸縮運動，從而調節頂部平臺三個角的高度，實現頂部平臺六個自由度運動。
18、進一步的，所述伸縮桿兩端通過傳統虎克鉸分別與底座和虎克鉸固定座轉動連接。
19、通過采用上述技術方案，傳統虎克鉸使伸縮桿與底座和頂部平臺之間能夠轉動，從而實現頂部平臺六個自由度運動。
20、進一步的，所述伸縮桿為電缸、氣缸和液壓缸中的一種。
21、通過采用上述技術方案，根據不同工況和工作環境，可將電缸式的伸縮桿改為液壓式或氣動式的伸縮桿，減少使用時的局限性。
22、綜上所述，本專利技術主要具有以下有益效果：
23、本專利技術通過磁編碼器、應變片和鉸接部的設置，柔性鉸鏈在力矩作用下可以產生較明顯的彈性變形，能在機械結構中起到鉸鏈的作用，因此本專利技術將柔性鉸鏈融入頂部平臺，可以將剛性連接塊與軸承之間以及軸承與銷軸之間的摩擦力轉換為柔性鉸鏈中的彈性變形，從而隔離了各部分摩擦力帶來的影響，便于能量儲存和轉化，可提高驅動及傳動效率，同時根據磁編碼器測量得到的電動推桿的位移數據；再通過應變片檢測得到柔性鉸鏈位移數據，可以將負載移動到預期位置，從而實現精準定位；可以有效提高系統的定位精度以及隔離摩擦帶來的定位影響。
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1.一種采用柔性鉸的高精度六自由度平臺，包括實驗臺(1)、定桿(401)、頂部平臺(7)，其特征在于：所述定桿(401)上安裝有磁編碼器(403)，所述頂部平臺(7)內部設置有鉸接部(6)，且鉸接部(6)包括兩個柔性鉸鏈(602)，兩個所述柔性鉸鏈(602)之間連接有虎克鉸固定座(601)，所述柔性鉸鏈(602)頂部安裝有應變片(5)。
2.根據權利要求1所述的采用柔性鉸的高精度六自由度平臺，其特征在于：所述柔性鉸鏈(602)采用POM塑料、彈簧鋼或不銹鋼材料制作而成。
3.根據權利要求1所述的采用柔性鉸的高精度六自由度平臺，其特征在于：所述應變片(5)和鉸接部(6)均設置有六組，且六組應變片(5)分別設置于六組鉸接部(6)頂部。
4.根據權利要求1所述的采用柔性鉸的高精度六自由度平臺，其特征在于：所述實驗臺(1)頂部固定有底座(2)，且底座(2)頂部連接有傳統虎克鉸(3)，所述傳統虎克鉸(3)頂部連接有伸縮桿(4)，且伸縮桿(4)頂部通過傳統虎克鉸(3)與虎克鉸固定座(601)相連接，所述頂部平臺(7)頂部開設有多個螺釘孔(8)。
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