一种气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构制造技术

本发明专利技术公开了一种气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构，其特征在于：包括动平台、固定架、回转导向组件、支链，其中回转导向组件、6条结构相同的支链固定在动平台与固定架之间；6条支链之间设置气动人工肌肉。在机构运动过程中，6条支链中的气动人工肌肉在压缩气体作用下收缩，拉动平台运动，中间回转导向组件对动平台提供支撑，使得动平台具有横滚、俯仰、偏航及垂向四个自由度；采用气动人工肌肉作为并联机构驱动元件，使得机构具有更好的柔性、更快的响应速度；在支链中安装力传感器，使其与气动人工肌肉直接连接，即能够通过气压与拉力测量预估气动人工肌肉伸缩量，不必额外安装位移传感器，简化了机构的结构。

Four degree of freedom parallel mechanism driven by pneumatic artificial muscle

The invention discloses a pneumatic four DOF parallel mechanism driven by artificial muscle, which comprises a movable platform, a fixed frame, the rotary guide assembly, which branched, rotary guide assembly, 6 with the same structure chain is fixed between the moving platform and the fixed frame; gas is arranged between the 6 supporting pneumatic chain muscle. In the process of movement, 6 limbs in pneumatic artificial muscle contraction in the compressed gas under the action of pulling the platform movement, the middle rotary guide assembly to provide support for the moving platform, the moving platform has roll, pitch, yaw and vertical four degrees of freedom; using pneumatic muscles as actuators work parallel mechanism the mechanism, has better flexibility, faster response speed; the installation force in chain sensor, and the pneumatic artificial muscle is directly connected to the pressure and tension measurement and estimation of pneumatic muscle contraction, without having to install additional displacement sensor, simplified structure.

【技术实现步骤摘要】
一种气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构
本专利技术涉及一种工业机器人，尤其涉及一种气动人工肌肉的四自由度并联机构，属于机械设备领域。
技术介绍
随着虚拟现实(VR)技术的发展，对运动载体提出越来越多的要求。并联机构是一种由多个并行链构成的闭环系统，其具有高刚度、高精度、高承载能力，结构简单紧凑以及易于实现高速运动等一系列优点，被广泛应用于飞机飞行、战车道路模拟、潜艇模拟等运动模拟器领域，可以很好地满足VR技术中对运动载体的要求。但以往并联机构多采用液压缸或电动缸作为驱动元件，驱动元件既是驱动元件也是动平台的主支撑构件，存在体积大、重量重、易出故障等问题，这些问题制约着并联机构在VR领域的大范围应用。
技术实现思路
本专利技术旨在提高并联机构的适用性，降低故障率，提高机构可靠性。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构，其特征在于：包括固定架(10)、动平台(20)、回转导向组件(30)、支链(40)，其中：回转导向组件(30)固定在固定架(10)与动平台(20)之间，包括虎克铰(31)、回转轴承(32)、直线运动轴承(33)、弹簧端盖(34)、弹簧壳(35)、弹簧(36)及位移传感器(37)；支链(40)，6条结构相同的支链设置在固定架(10)与动平台(20)之间，包括气动人工肌肉(41)、上铰座(42)、上球铰(43)、拉力传感器(44)、下球铰(45)、下铰座(46)。本专利技术的优选方案中，所述回转导向组件(30)的直线运动轴承(33)由轴(331)和轴套(332)组成；所述虎克铰(31)通过所述回转轴承(32)与所述直线运动轴承(33)的轴(331)连接；所述直线运动轴承(33)的轴(331)与所述弹簧端盖(34)固定连接；所述弹簧壳(35)下端与所述固定架(10)连接；所述弹簧(36)上端与所述弹簧端盖(34)连接、下端与所述固定架(10)连接，并套在所述弹簧壳(35)周围；所述位移传感器(37)上端与所述弹簧端盖(34)连接、下端与所述固定架(10)连接。本专利技术的优选方案中，所述回转导向组件(30)的虎克铰(31)与所述动平台(20)通过螺栓固定连接。本专利技术的优选方案中，所述支链(40)的上铰座(42)与所述上球铰(43)连接；所述上球铰(43)与所述拉力传感器(44)连接；所述拉力传感器(44)与所所述气动人工肌肉(41)上端连接；所述气动人工肌肉(44)下端与所述下球铰(45)连接；所述下球铰(45)与所述下铰座(46)连接；所述下铰座(46)与所述固定架(10)连接。本专利技术的优选方案中，所述动平台(20)与所述支链(40)的上铰座(42)连接。本专利技术的优选方案中，机构运动过程中，所述6条支链(40)中的气动人功肌肉(41)在压缩气体作用下收缩，拉动所述动平台(20)运动；所述回转导向组件(30)对所述动平台(20)进行支撑；所述动平台(20)在所述回转导向组件(30)与所述6条支链(40)的作用下进行横滚、俯仰、偏航及垂向四个自由度方向的运动。本专利技术的优选方案中，在机构运动过程中，所述气动人工肌肉(41)对所述动平台(20)的作用力通过位于所述上球铰(42)与所述气动人工肌肉(41)之间的所述拉力传感器(44)测量；所述动平台(20)的上、下运动位移由连接在所述弹簧端盖(34)与所述固定架(10)之间的所述位移传感器(37)测量。本专利技术的优点在于：(1)柔性好、响应速度快：本专利技术采用气动人工肌肉作为并联机构驱动元件，通过气压控制气动人工肌肉的力量大小及其伸缩量；(2)重量轻、结构紧凑：驱动支链不作为动平台主支撑结构，重量轻；为减小机构质量，本专利技术将气导杆壳等零件中间掏空；直接将拉力传感器与气动人工肌肉连接，通过气压与气动人工肌肉出力测量预估气动人工肌肉伸缩量，不必额外安装位移传感器，使得机构结构更紧凑；(3)稳定性好：弹簧上下分别通过导向组件连接在固定架与动平台之间，始终能保持较高的稳定性。附图说明图1为本专利技术实施例气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构结构示意图。具体实施方式下面结合附图，通过本实施例对本专利技术的结构及工作原理进行进一步说明。如图1所示，一种气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构，包括固定架(10)、动平台(20)、回转导向组件(30)、支链(40)，其中：所述回转导向组件(30)固定在所述固定架(10)与所述动平台(20)之间，所述回转导向组件(30)包括虎克铰(31)、回转轴承(32)、直线运动轴承(33)、弹簧端盖(34)、弹簧壳(35)、弹簧(36)及位移传感器(37)；所述6条结构相同的支链(40)设置在所述固定架(10)与所述动平台(20)之间，所述支链(40)包括气动人工肌肉(41)、上铰座(42)、上球铰(43)、拉力传感器(44)、下球铰(45)、下铰座(46)。根据附图1中所示，所述回转导向组件(30)对所述动平台(20)提供约束，限制所述动平台(20)两个方向的平动，使得所述动平台(20)仅具有横滚、俯仰、偏航及垂向四个自由度；在机构运动过程中，所述6条支链(40)中的所述气动人工肌肉(41)提供所述动平台(20)运动的动力；所述气动人工肌肉(41)在压缩气体作用下发生收缩，且压缩气体的压力不同收缩量也不同，这样通过调节所述气动人工肌肉(41)的供气压力，所述6条支链(40)会对所述动平台(20)不同方向作用不同的力；所述动平台(20)在所述6条支链(40)不同作用力及所述回转导向组件(30)约束下会产生不同的运动；如向6条所述气动人工肌肉(41)提供相同压力的压缩气体，所述气动人工肌肉(41)产生相同的压缩量，对所述动平台(20)产生相同的作用力，则在6个相同作用力及中间所述回转导向组件(30)约束作用下，所述动平台(20)会产生垂直方向运动。以上描述了本专利技术的结构和基本工作原理，本行业的技术人员应了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施方式和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都列入要求保护范围内，本专利技术要求保护范围由所述权利要求书及其等效物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构，其特征在于：包括固定架(10)、动平台(20)、回转导向组件(30)、支链(40)，其中：回转导向组件(30)固定在固定架(10)与动平台(20)之间，包括虎克铰(31)、回转轴承(32)、直线运动轴承(33)、弹簧端盖(34)、弹簧壳(35)、弹簧(36)及位移传感器(37)；支链(40)，6条结构相同的支链(40)设置在固定架(10)与动平台(20)之间，包括气动人工肌肉(41)、上铰座(42)、上球铰(43)、拉力传感器(44)、下球铰(45)、下铰座(46)。

【技术特征摘要】
1.一种气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构，其特征在于：包括固定架(10)、动平台(20)、回转导向组件(30)、支链(40)，其中：回转导向组件(30)固定在固定架(10)与动平台(20)之间，包括虎克铰(31)、回转轴承(32)、直线运动轴承(33)、弹簧端盖(34)、弹簧壳(35)、弹簧(36)及位移传感器(37)；支链(40)，6条结构相同的支链(40)设置在固定架(10)与动平台(20)之间，包括气动人工肌肉(41)、上铰座(42)、上球铰(43)、拉力传感器(44)、下球铰(45)、下铰座(46)。2.根据权利要求1所述的气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构，其特征在于：所述回转导向组件(30)的直线运动轴承(33)由轴(331)和轴套(332)组成；所述虎克铰(31)通过所述回转轴承(32)与所述直线运动轴承(33)的轴(331)连接；所述直线运动轴承(33)的轴(331)与所述弹簧端盖(34)固定连接；所述弹簧壳(35)下端与所述固定架(10)连接；所述弹簧(36)上端与所述弹簧端盖(34)连接、下端与所述固定架(10)连接，并套在所述弹簧壳(35)周围；所述位移传感器(37)上端与所述弹簧端盖(34)连接、下端与所述固定架(10)连接。3.根据权利要求2所述的气动人工肌肉驱动的四自由度并联机构，其特征在于：所述回转导向组件(30)的虎克铰(31)与所述动平台(20)通过螺栓固定连...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪洲，张振涛，何景峰，孟强，张辉，侯伟钦，佟志忠，叶正茂，黄其涛，
申请(专利权)人：北京若贝特智能机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11