一种基于3‑URU并联机构的惯性参数测试设备，包括两种机构，一种是3‑URU并联机构，一种是瞬心调整机构，本发明专利技术通过两种机构的结合实现了刚体惯性参数的高精度测量。3‑URU并联机构由三根连杆、动平台和基座组成，每根连杆的两端皆通过虎克铰与动平台和基座连接，连杆与虎克铰之间还有一个旋转关节，这样便构成了3‑URU并联机构；瞬心调整机构由交流驱动电机经由一个大锥齿轮带动三个小锥齿轮运动，小锥齿轮轴作为丝杠驱动滑块沿三个呈中心对称布置的燕尾直线导轨运动。基座支撑板一侧的三个虎克铰基座固定在滑块上，这样三个虎克铰可沿导轨同步运动，达到了并联机构三条支链角度调整的目的。本发明专利技术可满足不同规格形状的刚体惯性参数的测量要求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种基于3-URU(“URU”的含义，U是Universal的意思，表示虎克铰，也称万向节。R是Revolute的意思，表示转动副)并联机构的惯性参数测试设备，属于惯性参数测试设备
技术介绍
通常，建立系统动力学方程时，需要系统的质量、质心位置、绕转动轴的惯性矩以及惯性积等参数，其中惯性矩和惯性积构成刚体相对于某坐标系的惯性矩阵。上述系统参数被称为惯性参数，是系统固有的物理量，其决定了系统的动力学响应与行为。惯性参数是复杂系统(如车辆、飞机、航天器以及机器人等)动力学分析的前提条件。考虑到测试时间以及测试成本，惯性参数的可接受误差需要根据不同的情况具体分析。目前已经证实对于航空航天载具以及地面车辆，较小的惯性参数误差将在计算动力学响应中产生不可忽略的误差。对于航空航天载具，主惯性轴以及惯性张量对飞行控制性能是极其重要的。然而，系统的惯性参数通常是通过三维CAD模型来估计的，该估计易于产生较大的误差。其中误差来源主要包括机械的几何误差、材料缺陷以及密度的不确定(如元器件)等。一般而言，对于一个具有成千上万零件的复杂系统，采用这种方法惯性参数的估计误差将超过实际值的10％甚至更多，这会对复杂系统的控制造成严重的负面影响，进而降低系统性能，影响该系统的使用寿命。解决惯性参数精度不足问题的最终途径是通过测量获得高精度的动力学参数。因此，刚体惯性参数测试设备的研制具有非常重要的研究价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即对于一个具有成千上万零件的复杂系统，采用三维CAD模型估计的方法，惯性参数的估计误差将超过实际值的10％甚至更多，这会对复杂系统的控制造成严重的负面影响，进而降低系统性能，影响该系统的使用寿命。有鉴于此，拟专利技术一种基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备，包括：基座、3-URU并联机构和瞬心调整机构；所述基座包括四个支撑柱、三个水平固定板、八个斜固定板和基座支撑板，基座支撑板的下面固定有四个支撑柱，每个支撑柱与基座支撑板之间连接有两个斜固定板，四个支撑柱的四面有三面两两之间连接有水平固定板；所述瞬心调整机构包括燕尾螺母、燕尾滑块、连接座、三个燕尾导轨、电机轴套筒、齿轮挡圈、螺杆、电动机、深沟球轴承一、深沟球轴承二、小锥齿轮轴和大锥齿轮，所述三个燕尾导轨等角度固定在基座支撑板底部的中心位置，燕尾导轨的一端设有深沟球轴承一，燕尾导轨的另一端设有深沟球轴承二，螺杆设置在深沟球轴承一和深沟球轴承二上，螺杆的一端固定有小锥齿轮轴，深沟球轴承一和深沟球轴承二之间的螺杆上设有燕尾螺母，燕尾螺母和螺杆之间螺纹连接，燕尾螺母的下部连接有燕尾滑块，电动机固定在基座支撑板的上部，电动机的输出轴上固定有电机轴套筒，电机轴套筒的下端连接有大锥齿轮，大锥齿轮的下端设有齿轮挡圈，大锥齿轮和小锥齿轮轴相啮合，连接座的上端与燕尾滑块相连接；所述3-URU并联机构包括上面三个虎克铰、下面三个虎克铰、三个连杆一、动平台、三个力传感器和三个编码器，上面的虎克铰与连接座相连接，连杆一的上端与上面的虎克铰相连接，连杆一的下端与力传感器的一端相连接，力传感器的另一端与下面的
虎克铰相连接，下面三个虎克铰均与动平台相连接，上面每个虎克铰上设有一个编码器。本专利技术的有益效果是：1、惯性参数测试设备是基于3-URU并联机构研制，一次测试即可完成全部惯性参数的测量，故无需对被测对象构型进行调整，提升了测量效率。2、惯性参数测试设备设计了运动瞬心调整机构，提高了对被测对象的适应能力。3、惯性参数测试设备为被动测量机构，无需复杂的电机或其他驱动系统，降低了系统的复杂性，节约了成本。4、惯性参数测试设备的传感器较少，测量系统更加简洁。5、可满足不同规格形状的刚体惯性参数的测量要求。附图说明图1为本专利技术基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备的结构示意图(主视)。图2为图1的A-A剖视图。图3为图1的B-B剖视图。图4为图2的F-F剖视图。图5为图4中C处放大图。图6为图4中D处放大图。图7为图3中E处放大图。图中的附图标记，1为动平台，2为支撑柱，3为水平固定板，4为斜固定板，5为连杆一，6为基座支撑板，7为燕尾螺母，8为燕尾滑块，9为十字轴一，10为端盖三，11为轴承座一，12为轴承座二，13为连杆二，15为连接座，16为燕尾导轨，17为电机轴套筒，18为齿轮挡圈，19为螺杆，20为端盖一，21为端盖二，22为十字轴二，23为轴承座三，24为角接触球轴承端盖，25为轴承座四，26为连接端挡圈，27为螺母，31为力传感器，32为电动机，33为编码器，34为双轴倾角传感器，42为深沟球轴承一，43为角接触球轴承，44为深沟球轴承二，45为小锥齿轮轴，47为大锥齿轮。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。如图1～图7所示，本实施例所涉及的一种基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备，包括：基座、3-URU并联机构和瞬心调整机构；所述基座包括四个支撑柱2、三个水平固定板3、八个斜固定板4和基座支撑板6，基座支撑板6的下面固定有四个支撑柱2，每个支撑柱2与基座支撑板6之间连接有两个斜固定板4，四个支撑柱2的四面有三面两两之间连接有水平固定板3；所述瞬心调整机构包括燕尾螺母7、燕尾滑块8、连接座15、三个燕尾导轨16、电机轴套筒17、齿轮挡圈18、螺杆19、电动机32、深沟球轴承一42、深沟球轴承二44、小锥齿轮轴45和大锥齿轮47，所述三个燕尾导轨16等角度固定在基座支撑板6底部的中心位置，燕尾导轨16的一端设有深沟球轴承一42，燕尾导轨16的另一端设有深沟球轴承二44，螺杆19设置在深沟球轴承一42和深沟球轴承二44上，螺杆19的一端固定有小锥齿轮轴45，深沟球轴承一42和深沟球轴承二44之间的螺杆19上设有燕尾螺母7，燕尾螺母7和螺杆19之间螺纹连接，燕尾螺母7的下部连接有燕尾滑块8，电动机32固定在基座支撑板6的上部，电动机32的输出轴上固定有电机轴套筒17，电机轴套筒17的下端连接有大锥齿轮47，大锥齿轮47的下端设有齿轮挡圈18，大锥齿轮47和小锥齿轮轴45相啮合，连接座15的上端与燕尾滑块8相连接；所述3-URU并联机构包括上面三个虎克铰、下面三个虎克铰、三个连杆一5、动平台1、三个力传感器31和三个编码器33，上面的虎克铰与连接座15相连接，连杆一5的上端与上面的虎克铰相连接，连杆一5的下端与力传感器31的一端相连接，力传感器31的另一端与下面的虎克铰相连接，下面三个虎克铰均与动平台1相连接，上面每个虎克铰上设有一个编码器33。上面每个虎克铰均包括端盖一20、端盖二21、十字轴二22、轴承座三23、角接触球轴承端盖24、轴承座四25和角接触球轴承43，连接座15的下端与十字轴二22转动连接，
轴承座三23的一端与十字轴二22转动连接，轴承座三23的另一端与轴承座四25转动连接，连接座15和十字轴二22之间、轴承座三23和轴承座四25之间均设有角接触球轴承43，轴承座四25本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于3‑URU并联机构的惯性参数测试设备，其特征在于，包括：基座、3‑URU并联机构和瞬心调整机构；所述基座包括四个支撑柱(2)、三个水平固定板(3)、八个斜固定板(4)和基座支撑板(6)，基座支撑板(6)的下面固定有四个支撑柱(2)，每个支撑柱(2)与基座支撑板(6)之间连接有两个斜固定板(4)，四个支撑柱(2)的四面有三面两两之间连接有水平固定板(3)；所述瞬心调整机构包括燕尾螺母(7)、燕尾滑块(8)、连接座(15)、三个燕尾导轨(16)、电机轴套筒(17)、齿轮挡圈(18)、螺杆(19)、电动机(32)、深沟球轴承一(42)、深沟球轴承二(44)、小锥齿轮轴(45)和大锥齿轮(47)，所述三个燕尾导轨(16)等角度固定在基座支撑板(6)底部的中心位置，燕尾导轨(16)的一端设有深沟球轴承一(42)，燕尾导轨(16)的另一端设有深沟球轴承二(44)，螺杆(19)设置在深沟球轴承一(42)和深沟球轴承二(44)上，螺杆(19)的一端固定有小锥齿轮轴(45)，深沟球轴承一(42)和深沟球轴承二(44)之间的螺杆(19)上设有燕尾螺母(7)，燕尾螺母(7)和螺杆(19)之间螺纹连接，燕尾螺母(7)的下部连接有燕尾滑块(8)，电动机(32)固定在基座支撑板(6)的上部，电动机(32)的输出轴上固定有电机轴套筒(17)，电机轴套筒(17)的下端连接有大锥齿轮(47)，大锥齿轮(47)的下端设有齿轮挡圈(18)，大锥齿轮(47)和小锥齿轮轴(45)相啮合，连接座(15)的上端与燕尾滑块(8相连接)；所述3‑URU并联机构包括上面三个虎克铰、下面三个虎克铰、三个连杆一(5)、动平台(1)、三个力传感器(31)和三个编码器(33)，上面的虎克铰与连接座(15)相连接，连杆一(5)的上端与上面的虎克铰相连接，连杆一(5)的下端与力传感器(31)的一端相连接，力传感器(31)的另一端与下面的虎克铰相连接，下面三个虎克铰均与动平台(1)相连接，上面每个虎克铰上设有一个编码器(33)。...
【技术特征摘要】
1.一种基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备，其特征在于，包括：基座、3-URU并联机构和瞬心调整机构；所述基座包括四个支撑柱(2)、三个水平固定板(3)、八个斜固定板(4)和基座支撑板(6)，基座支撑板(6)的下面固定有四个支撑柱(2)，每个支撑柱(2)与基座支撑板(6)之间连接有两个斜固定板(4)，四个支撑柱(2)的四面有三面两两之间连接有水平固定板(3)；所述瞬心调整机构包括燕尾螺母(7)、燕尾滑块(8)、连接座(15)、三个燕尾导轨(16)、电机轴套筒(17)、齿轮挡圈(18)、螺杆(19)、电动机(32)、深沟球轴承一(42)、深沟球轴承二(44)、小锥齿轮轴(45)和大锥齿轮(47)，所述三个燕尾导轨(16)等角度固定在基座支撑板(6)底部的中心位置，燕尾导轨(16)的一端设有深沟球轴承一(42)，燕尾导轨(16)的另一端设有深沟球轴承二(44)，螺杆(19)设置在深沟球轴承一(42)和深沟球轴承二(44)上，螺杆(19)的一端固定有小锥齿轮轴(45)，深沟球轴承一(42)和深沟球轴承二(44)之间的螺杆(19)上设有燕尾螺母(7)，燕尾螺母(7)和螺杆(19)之间螺纹连接，燕尾螺母(7)的下部连接有燕尾滑块(8)，电动机(32)固定在基座支撑板(6)的上部，电动机(32)的输出轴上固定有电机轴套筒(17)，电机轴套筒(17)的下端连接有大锥齿轮(47)，大锥齿轮(47)的下端设有齿轮挡圈(18)，大锥齿轮(47)和小锥齿轮轴(45)相啮合，连接座(15)的上端与燕尾滑块(8相连接)；所述3-URU并联机构包括上面三个虎克铰、下面三个虎克铰、三个连杆一(5)、动平台(1)、三个力传感器(31)和三个编码器(33)，上面的虎克铰与连接座(15)相连接，连杆一(5)的上端与上面的虎克铰相连接，连杆一(5)的下端与力传感器(31)的一端相连接，力传感器(31)的另一端与下面的虎克铰相连接，下面三个虎克铰均与动平台(1)相连接，上面每个虎克铰上设有一个编码器(33)。2.根据权利要求1所述的基于3-URU并联机构的惯性参数测试设备，其特征在于，上面每个虎克铰均包括端盖一(20)、端盖二(2...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，黄松，刘伊威，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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