一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台制造技术

本发明专利技术公开了一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，包括上平台、动平台、下平台、拽引系统、XY轴直线电机系统和Z轴直线电机系统；三个平台之间通过柔索和滑轮实现联动，且动平台上下的铰接点关于动平台的局部坐标系对称且距原点距离相等；在动平台相同铰接位置的两根柔索形成一个曵引循环系统，共组成两个曳引循环系统。本发明专利技术简化了正、逆并联机构的计算过程，控制柔索的位移实现动平台的摆动，使实际中计算更快、控制更加容易；滚珠直线电机能以较小的驱动力驱动柔索运动；整体平台加有配重系统，Z轴直线电机系统的驱动力也大大减小，提高了设备的工作效率；同时，上平台、动平台和下平台均中部开孔，增大了设备的摆动空间。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，包括上平台、动平台、下平台、拽引系统、XY轴直线电机系统和Z轴直线电机系统；三个平台之间通过柔索和滑轮实现联动，且动平台上下的铰接点关于动平台的局部坐标系对称且距原点距离相等；在动平台相同铰接位置的两根柔索形成一个曵引循环系统，共组成两个曳引循环系统。本专利技术简化了正、逆并联机构的计算过程，控制柔索的位移实现动平台的摆动，使实际中计算更快、控制更加容易；滚珠直线电机能以较小的驱动力驱动柔索运动；整体平台加有配重系统，Z轴直线电机系统的驱动力也大大减小，提高了设备的工作效率；同时，上平台、动平台和下平台均中部开孔，增大了设备的摆动空间。【专利说明】—种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台
本专利技术涉及一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，尤其适用于模拟船用电梯横摇、纵摇和垂荡空间三自由度的工况模拟。
技术介绍
并联机构具有:无累积误差，精度较高；驱动装置可置于上平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性，工作空间小等特点，在需要高刚度、高精度或者大载荷而无须很大工作空间的领域内得到广泛应用，其出现在工业、军事等多个个领域。 并联机构受到运动副的约束、支链干涉、奇异位形、位姿耦合等因素影响。Stewart并联六自由摇摆台，作为一种典型的六自由度并联机构，能实现空间六个自由度的运动，在应用中具有重要地位。在实现过程中存在运动学正、逆解计算非常复杂，六个液压缸运动过程中存在耦合现象，控制算法复杂、提供液压泵站功率大，影响液压缸协同运行工作的可靠性和稳定性，导致设备响应速度慢，动作完成时间较长；六自由度并联机构结构复杂，设备成本高，设备的安装与调试工作量大；六自由度并联机构的工作空间较小。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，其结构简单、操控容易。 技术方案:为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为: 一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台，包括上平台、动平台、下平台、拽引系统、XY轴直线电机系统和Z轴直线电机系统； 所述上平台和下平台位置水平，周侧通过桁架固定以保持相对位置始终不变，动平台位于上平台和下平台之间；初始位置时，以上平面的形心为原点O1定义三维坐标系X1Y1Z1,以动平台的形心为原点O2定义三维坐标系X2Y2Z2,以下平面的形心为原点O3定义三维坐标系X3Y3Z3, X1轴、X2轴和X3轴平行，Y1轴、Y2轴和Y3平行，Z1轴、Z2轴和Z3轴在同一条竖直线上，平面X1O1Y1和平面X2O2Y2的间距与平面X3O3Y3和平面X2O2Y2的间距相等； 所述上平台包括上平台支架，在上平台支架上设置有XZ上滑轮导向系统、YZ上滑轮导向系统、X滚珠直线电机和Y滚珠直线电机； 所述XZ上滑轮导向系统包括第一 XZ上导向滑轮、第二 XZ上导向滑轮、第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮、第六XZ上导向滑轮、第七XZ上导向滑轮和第八XZ上导向滑轮，相对Y1Z1面对称布置；其中第一 XZ上导向滑轮和第八XZ上导向滑轮设置在上平台支架的下表面，第二 XZ上导向滑轮、第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮、第六XZ上导向滑轮和第七XZ上导向滑轮设置在上平台支架的上表面，第一 XZ上导向滑轮、第二 XZ上导向滑轮、第七XZ上导向滑轮和第八XZ上导向滑轮的滑轮面位于竖直平面X1Z1内，第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮和第六XZ上导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型； 所述YZ上滑轮导向系统包括第一 YZ上导向滑轮、第二 YZ上导向滑轮、第三YZ上导向滑轮、第四YZ上导向滑轮、第五YZ上导向滑轮、第六YZ上导向滑轮、第七YZ上导向滑轮和第八YZ上导向滑轮，相对X1Z1面对称布置；其中第一 YZ上导向滑轮和第八YZ上导向滑轮设置在上平台支架的下表面，第二 YZ上导向滑轮、第三YZ上导向滑轮、第四YZ上导向滑轮、第五YZ上导向滑轮、第六YZ上导向滑轮和第七YZ上导向滑轮设置在上平台支架的上表面，第一 YZ上导向滑轮、第二 YZ上导向滑轮、第七YZ上导向滑轮和第八YZ上导向滑轮的滑轮面位于竖直平面Y1Z1内，第三YZ上导向滑轮、第四YZ上导向滑轮、第五YZ上导向滑轮和第六YZ上导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型； 所述动平台包括运动平台支架，在运动平台支架的上、下表面上以原点O2为中心均均匀设置有四个球铰，上表面按顺时针方向依次记为第一上球铰、第二上球铰、第三上球铰和第四上球铰，下表面按顺时针方向依次记为第一下球铰、第二下球铰、第三下球铰和第四下球铰；第一上球铰和第一下球铰位置相对，第二上球铰和第二下球铰位置相对，第三上球铰和第三下球铰位置相对，第四上球铰和第四下球铰位置相对； 所述下平台包括下平台支架，在下平台支架上设置有XZ下滑轮导向系统和YZ下滑轮导向系统； 所述XZ下滑轮导向系统包括第一 XZ下导向滑轮、第二 XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮，相对Y3Z3面对称布置；其中第一 XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二 XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮和第七XZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一 XZ下导向滑轮、第二 XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面X3Z3内，第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮和第六XZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型； 所述YZ下滑轮导向系统包括第一 YZ下导向滑轮、第二 YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮，相对X3Z3面对称布置；其中第一 YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二 YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮和第七YZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一 YZ下导向滑轮、第二 YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面Y3Z3内，第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮和第六YZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型； 所述拽引系统包括X拽引循环系统和Y拽引循环系统，X拽引循环系统包括上平台X拽引循环系统和下平台X拽引循环系统，所述Y拽引循环系统包括上平台Y拽引循环系统和下平台Y拽引循环系统； 所述上平台X拽引循环系统包括第二拽引柔索和XZ上滑轮导向系统，所述第二拽引柔索的一端与第一上球铰相连，另一端依次经过第一 XZ上导向滑轮、第二 XZ上导向滑轮、第三XZ上导向滑轮、第四XZ上导向滑轮、第五XZ上导向滑轮、第六XZ上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联柔索控制的空间三自由度悬吊平台(1)，其特征在于：包括上平台(30)、动平台(40)、下平台(50)、拽引系统(60)、XY轴直线电机系统(70)和Z轴直线电机系统(80)；所述上平台(30)和下平台(50)位置水平，周侧通过桁架(100)固定以保持相对位置始终不变，动平台(40)位于上平台(30)和下平台(50)之间；初始位置时，以上平面(30)的形心为原点O1定义三维坐标系X1Y1Z1，以动平台(40)的形心为原点O2定义三维坐标系X2Y2Z2，以下平面(50)的形心为原点O3定义三维坐标系X3Y3Z3，X1轴、X2轴和X3轴平行，Y1轴、Y2轴和Y3平行，Z1轴、Z2轴和Z3轴在同一条竖直线上，平面X1O1Y1和平面X2O2Y2的间距与平面X3O3Y3和平面X2O2Y2的间距相等；所述上平台(30)包括上平台支架(31)，在上平台支架(31)上设置有XZ上滑轮导向系统(10)、YZ上滑轮导向系统(20)、X滚珠直线电机(71)和Y滚珠直线电机(72)；所述XZ上滑轮导向系统(10)包括第一XZ上导向滑轮(11)、第二XZ上导向滑轮(12)、第三XZ上导向滑轮(13)、第四XZ上导向滑轮(14)、第五XZ上导向滑轮(15)、第六XZ上导向滑轮(16)、第七XZ上导向滑轮(17)和第八XZ上导向滑轮(18)，相对Y1Z1面对称布置；其中第一XZ上导向滑轮(11)和第八XZ上导向滑轮(18)设置在上平台支架(31)的下表面，第二XZ上导向滑轮(12)、第三XZ上导向滑轮(13)、第四XZ上导向滑轮(14)、第五XZ上导向滑轮(15)、第六XZ上导向滑轮(16)和第七XZ上导向滑轮(17)设置在上平台支架(31)的上表面，第一XZ上导向滑轮(11)、第二XZ上导向滑轮(12)、第七XZ上导向滑轮(17)和第八XZ上导向滑轮(18)的滑轮面位于竖直平面X1Z1内，第三XZ上导向滑轮(13)、第四XZ上导向滑轮(14)、第五XZ上导向滑轮(15)和第六XZ上导向滑轮(16)的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；所述YZ上滑轮导向系统(20)包括第一YZ上导向滑轮(21)、第二YZ上导向滑轮(22)、第三YZ上导向滑轮(23)、第四YZ上导向滑轮(24)、第五YZ上导向滑轮(25)、第六YZ上导向滑轮(26)、第七YZ上导向滑轮(27)和第八YZ上导向滑轮(28)，相对X1Z1面对称布置；其中第一YZ上导向滑轮(21)和第八YZ上导向滑轮(28)设置在上平台支架(31)的下表面，第二YZ上导向滑轮(22)、第三YZ上导向滑轮(23)、第四YZ上导向滑轮(24)、第五YZ上导向滑轮(25)、第六YZ上导向滑轮(26)和第七YZ上导向滑轮(27)设置在上平台支架(31)的上表面，第一YZ上导向滑轮(21)、第二YZ上导向滑轮(22)、第七YZ上导向滑轮(27)和第八YZ上导向滑轮(28)的滑轮面位于竖直平面Y1Z1内，第三YZ上导向滑轮(23)、第四YZ上导向滑轮(24)、第五YZ上导向滑轮(25)和第六YZ上导向滑轮(26)的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；所述动平台(40)包括运动平台支架(42)，在运动平台支架(42)的上、下表面上以原点O2为中心均均匀设置有四个球铰(41)，上表面按顺时针方向依次记为第一上球铰、第二上球铰、第三上球铰和第四上球铰，下表面按顺时针方向依次记为第一下球铰、第二下球铰、第三下球铰和第四下球铰；第一上球铰和第一下球铰位置相对，第二上球铰和第二下球铰位置相对，第三上球铰和第三下球铰位置相对，第四上球铰和第四下球铰位置相对；所述下平台(50)包括下平台支架，在下平台支架上设置有XZ下滑轮导向系统和YZ下滑轮导向系统；所述XZ下滑轮导向系统包括第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮，相对Y3Z3面对称布置；其中第一XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮设置在下平台支架的上表面，第二XZ下导向滑轮、第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮、第六XZ下导向滑轮和第七XZ下导向滑轮设置在下平台支架的下表面，第一XZ下导向滑轮、第二XZ下导向滑轮、第七XZ下导向滑轮和第八XZ下导向滑轮的滑轮面位于竖直平面X3Z3内，第三XZ下导向滑轮、第四XZ下导向滑轮、第五XZ下导向滑轮和第六XZ下导向滑轮的滑轮面位于同一水平面内，位置布置呈G型；所述YZ下滑轮导向系统包括第一YZ下导向滑轮、第二YZ下导向滑轮、第三YZ下导向滑轮、第四YZ下导向滑轮、第五YZ下导向滑轮、第六YZ下导向滑轮、第七YZ下导向滑轮和第八YZ下导向滑轮，相对X3Z3面对称布置；其中第一YZ下导向滑轮和第八...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹国华，王乃格，朱真才，彭维红，刘善增，卢昊，王彦栋，王进杰，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32