四自由度运动机构制造技术

本发明专利技术公开了一种四自由度运动机构，包括：纵向两自由度平面运动机构、垂向两自由度平面运动机构和系统控制箱，垂向两自由度平面运动机构设置在所述纵向两自由度平面运动机构的运动输出端，并由所述纵向两自由度平面运动机构带动动作，所述系统控制箱设置在所述纵向两自由度平面运动机构上并控制所述纵向两自由度平面运动机构和垂向两自由度平面运动机构动作。本发明专利技术通过设置纵向两自由度平面运动机构和垂向两自由度平面运动机构，具有运动精度高，运行振动小，可模拟高频率运动的优点；能够模拟水平平移、绕垂直轴转动、垂向平移、绕水平轴转动这四种运动方式中的任意一种或两种以上的耦合运动，适用于海洋结构物的粘性性能试验研究。

Four degree of freedom movement mechanism

The invention discloses a four DOF motion mechanism, including: longitudinal two DOF planar motion mechanism and vertical two degree of freedom planar motion mechanism and system control box, vertical two DOF planar motion mechanism is arranged in the longitudinal motion of two DOF planar mechanism motion output end, and the two degree of freedom vertical planar motion mechanism to move, the system control box is arranged in the longitudinal direction of two degrees of freedom planar motion mechanism and control of the two degree of freedom planar motion mechanism with two degrees of freedom motion longitudinal and vertical planar motion mechanism. By setting the vertical planar motion mechanism with two degrees of freedom and two degrees of freedom vertical planar motion mechanism with high precision operation, small vibration, which can simulate the advantages of high frequency motion; can simulate any level of translation, rotation around the vertical axis and the vertical axis of the translation, around the level of the four motion modes one or more than two kinds of coupling movement, experimental study on viscous properties suitable for offshore structures.

【技术实现步骤摘要】
四自由度运动机构
本专利技术涉及海洋工程试验
，特别涉及一种四自由度运动机构。
技术介绍
平面运动机构在船舶操纵性能试验研究中应用比较广泛，现有技术中公开的水平面平面运动机构，可以带动船舶做横荡、首摇两个自由度的运动；现有技术中公开的垂直面平面运动机构，可以带动船舶做垂荡、纵摇(或横摇)两个自由度的运动。用于船舶操纵性研究的平面运动机构只能模拟水平面或垂直面的两个自由度的运动。另外，目前的平面运动机构采用滚珠丝杠、蜗轮蜗杆、电动缸、十字滑框、转盘等传动方式，适合输出低频、大振幅的运动，在高频运动时振动较大、精度较低，不太适合海洋结构物粘性水动力性能的精细研究，因此，如何克服上述问题，提供一种可以输出高精度的运动且结构简单的运动机构，是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种可以输出高精度的运动且结构简单的四自由度运动机构。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种四自由度运动机构，包括：纵向两自由度平面运动机构、垂向两自由度平面运动机构和系统控制箱，其中，所述垂向两自由度平面运动机构设置在所述纵向两自由度平面运动机构的运动输出端，并由所述纵向两自由度平面运动机构带动动作，所述系统控制箱设置在所述纵向两自由度平面运动机构上并控制所述纵向两自由度平面运动机构和垂向两自由度平面运动机构动作。作为优选，所述纵向两自由度平面运动机构包括：安装底座、平行设置在所述安装底座两侧的纵向导轨、与所述纵向导轨相匹配的滑块、安装在所述滑块上的轴环组件以及纵向驱动组件，其中，所述纵向驱动组件与所述轴环组件通过纵向铰链连接。作为优选，所述纵向驱动组件包括：对称设置在所述安装底座两侧的水平运动伺服电机、水平同步带直线驱动器和纵向推拉杆，其中，所述水平运动伺服电机通过所述水平同步带直线驱动器带动所述纵向推拉杆沿纵向运动，所述纵向推拉杆通过所述纵向铰链与所述轴环组件连接，且所述轴环组件与垂向两自由度平面运动机构固接。作为优选，所述轴环组件包括：固定在所述滑块上的轴环底座、安装在所述轴环底座上的轴环以及与所述轴环连接的轴环压板，所述轴环压板与所述纵向铰链以及垂向两自由度平面运动机构分别连接。作为优选，所述轴环压板包括轴环内圈压板和轴环外圈压板，其中，所述轴环的外圈通过轴环外圈压板与所述轴环底座固接，所述轴环的内圈由所述轴环内圈压板包裹，所述轴环内圈压板的中心开设有供所述垂向两自由度平面运动机构穿过的通孔，且所述轴环内圈压板通过垂向安装支架与所述垂向两自由度平面运动机构固接。作为优选，所述纵向铰链包括：纵向铰链座、纵向铰链滑块、纵向铰链轴和纵向铰链板；其中，所述纵向铰链座与所述轴环组件固接且所述纵向铰链座上开设有滑槽，所述滑块设置在所述滑槽内并通过所述纵向铰链轴与所述纵向铰链板铰接，所述纵向铰链板与所述纵向驱动组件连接。作为优选，所述垂向两自由度平面运动机构包括：与所述纵向两自由度平面运动机构连接的安装支柱、设在所述安装支柱两相对外侧面上的垂向驱动组件以及与所述垂向驱动组件连接的连接板。作为优选，所述垂向驱动组件包括：设置在所述安装支柱外侧面上的垂向运动伺服电机、与所述垂向运动伺服电机连接的垂向同步带直线驱动器以及与所述垂向同步带直线驱动器连接的垂向推拉杆，所述垂向推拉杆通过垂向铰链与所述连接板铰接。作为优选，所述垂向铰链包括：垂向铰链座、垂向铰链滑块和垂向铰链轴，其中，所述垂向铰链座固定在所述连接板上且所述垂向铰链座上开设有一长槽，所述垂向铰链滑块通过所述长槽与所述垂向铰链座滑动连接，所述垂向推拉杆通过所述垂向铰链轴与所述垂向铰链滑块铰接。作为优选，所述垂向运动伺服电机的设置方向与四自由度运动机构的纵荡方向一致，且所述垂向运动伺服电机还通过电机加固支架与所述纵向两自由度平面运动机构固接。与现有技术相比，本专利技术通过设置纵向两自由度平面运动机构和垂向两自由度平面运动机构，具有运动精度高，运行振动小，可模拟高频率运动的优点；能够模拟水平平移、绕垂直轴转动、垂向平移、绕水平轴转动这四种运动方式中的任意一种或两种以上的耦合运动，适用于海洋结构物的粘性性能试验研究。附图说明图1为本专利技术的四自由度运动机构的结构示意图；图2为本专利技术的四自由度运动机构的左视图；图3为本专利技术的四自由度运动机构的俯视图；图4为图1的A-A面剖视图；图5为图1的B-B面剖视图。图中所示：1-纵向两自由度平面运动机构；11-安装底座、12-纵向导轨、13-滑块；14-轴环组件、141-轴环底座、142-轴环、143-轴环外圈压板、144-轴环内圈上压板、145-轴环内圈下压板；15-纵向驱动组件、151-水平运动伺服电机、152-水平同步带直线驱动器、153-纵向推拉杆；16-纵向铰链、161-纵向铰链座、162-纵向铰链滑块、163-纵向铰链轴、164-纵向铰链板；17-垂向安装支架；2-垂向两自由度平面运动机构、21-安装支柱；22-垂向驱动组件、221-垂向运动伺服电机、222-垂向同步带直线驱动器、223-垂向推拉杆；23-连接板；24-垂向铰链、241-垂向铰链座、242-垂向铰链滑块、243-垂向铰链轴；25-电机加固支架；3-系统控制箱。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。需说明的是，本专利技术附图均采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。如图1至图5所示，本专利技术提供一种四自由度运动机构，包括：纵向两自由度平面运动机构1、垂向两自由度平面运动机构2和系统控制箱3，其中，所述垂向两自由度平面运动机构2设置在所述纵向两自由度平面运动机构1的运动输出端，并由所述纵向两自由度平面运动机构1带动动作，所述系统控制箱3设置在所述纵向两自由度平面运动机构1上并控制所述纵向两自由度平面运动机构1和垂向两自由度平面运动机构2动作。具体地，所述纵向两自由度平面运动机构1能够实现水平移动(纵荡)和绕垂直轴转动(首摇)的耦合运动；所述垂向两自由度平面运动机构2能够实现垂向移动(垂荡)和绕水平轴转动(纵摇)的耦合运动，通过使用所述系统控制箱3，本专利技术可以模拟水平平移、绕垂直轴转动、垂向平移、绕水平轴转动这四种运动方式中的任意一种或两种以上的耦合运动，适用于海洋结构物的粘性性能试验研究。与现有技术相比，本专利技术的四自由度运动机构的运动精度更高，运行时振动很小，可以模拟频率较高的运动。请重点参照图2至图4，所述纵向两自由度平面运动机构1包括：安装底座11、平行设置在所述安装底座11两侧的纵向导轨12、与所述纵向导轨12间隙配合的滑块13、安装在所述滑块13上的轴环组件14以及纵向驱动组件15，其中，所述纵向驱动组件15与所述轴环组件14通过纵向铰链16连接，且所述轴环组件14与垂向两自由度平面运动机构2固接。作为优选，所述纵向驱动组件15包括：对称设置在所述安装底座11两侧的水平运动伺服电机151、水平同步带直线驱动器152和纵向推拉杆153，其中，所述水平运动伺服电机151通过所述水平同步带直线驱动器152带动所述纵向推拉杆153沿纵向运动，所述纵向推拉杆153通过所述纵向铰链16与所述轴环组件14连接。本专利技术通过采用水平运动伺服电机151和水平同步本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四自由度运动机构，其特征在于，包括：纵向两自由度平面运动机构、垂向两自由度平面运动机构和系统控制箱，其中，所述垂向两自由度平面运动机构设置在所述纵向两自由度平面运动机构的运动输出端，并由所述纵向两自由度平面运动机构带动动作，所述系统控制箱设置在所述纵向两自由度平面运动机构上并控制所述纵向两自由度平面运动机构和垂向两自由度平面运动机构动作。

【技术特征摘要】
1.一种四自由度运动机构，其特征在于，包括：纵向两自由度平面运动机构、垂向两自由度平面运动机构和系统控制箱，其中，所述垂向两自由度平面运动机构设置在所述纵向两自由度平面运动机构的运动输出端，并由所述纵向两自由度平面运动机构带动动作，所述系统控制箱设置在所述纵向两自由度平面运动机构上并控制所述纵向两自由度平面运动机构和垂向两自由度平面运动机构动作。2.如权利要求1所述的四自由度运动机构，其特征在于，所述纵向两自由度平面运动机构包括：安装底座、平行设置在所述安装底座两侧的纵向导轨、与所述纵向导轨相匹配的滑块、安装在所述滑块上的轴环组件以及纵向驱动组件，其中，所述纵向驱动组件与所述轴环组件通过纵向铰链连接，且所述轴环组件与垂向两自由度平面运动机构固接。3.如权利要求2所述的四自由度运动机构，其特征在于，所述纵向驱动组件包括：对称设置在所述安装底座两侧的水平运动伺服电机、水平同步带直线驱动器和纵向推拉杆，其中，所述水平运动伺服电机通过所述水平同步带直线驱动器带动所述纵向推拉杆沿纵向运动，所述纵向推拉杆通过所述纵向铰链与所述轴环组件连接。4.如权利要求2所述的四自由度运动机构，其特征在于，所述轴环组件包括：固定在所述滑块上的轴环底座、安装在所述轴环底座上的轴环以及与所述轴环连接的轴环压板，所述轴环压板与所述纵向铰链以及垂向两自由度平面运动机构分别连接。5.如权利要求4所述的四自由度运动机构，其特征在于，所述轴环压板包括轴环内圈压板和轴环外圈压板，其中，所述轴环的外圈通过轴环外圈压板与所述轴环底座固接，所述轴环的内圈由所述轴环内圈压板包裹，所述轴环内圈压板的中心开设有...

【专利技术属性】
技术研发人员：寇雨丰，肖龙飞，陶龙宾，彭涛，李俊，金姗姗，吴俊，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海诸光机械有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31