本发明专利技术属于六自由度机械结构技术领域，更具体地，涉及一种六自由度平台及其应用。所述六自由度平台包括：基座、动平台、将基座与动平台连接的6个驱动装置，任一个所述6个驱动装置用于带动所述动平台完成六个自由度的运动；所述驱动装置包括液压缸、第一合页梁、与该第一合页梁铰接的第二合页梁，所述液压缸一端与第一合页梁连接，另一端与第二合页梁连接，用于改变第一合页梁和第二合页梁之间的角度；所述第一合页梁和第二合页梁分别与基座和动平台转动连接。本发明专利技术利用第一合页梁与第二合页梁形成的合页结构实现液压缸活塞杆直线运动的速度放大，保证液压缸工作平稳、安全，增大液压缸的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种六自由度平台及其应用
本专利技术属于六自由度机械结构
，更具体地，涉及一种六自由度平台及其应用。
技术介绍
六自由度平台可以实现在空间六个自由度的运动，从而可以模拟出各种空间运动姿态，可广泛应用于各种训练模拟器中，如飞行模拟器、汽车驾驶模拟器、地震模拟器以及动感电影、娱乐设备等领域中。在加工业可制成六轴联动机床、机器人等。目前，现有技术中液压驱动的六自由度平台结构是由基座、动平台、基座与动平台铰链安装座和六只液压缸连接而成。其中基座相对地面固定，六只液压缸为直线液压缸，通过改变六只液压缸活塞杆的行程，推拉动平台运动，实现动平台在三维空间内沿X轴平动、Y轴平动、Z轴平动、绕X轴转动、绕Y轴转动、绕Z轴转动等的一系列复合运动，即实现在空间六个自由度的运动。但是，在高速重载情况下，液压缸活塞杆的运动速度无法满足工作要求，过高的速度会导致液压系统产生较大的冲击，同时会显著降低液压缸密封部件的寿命。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种六自由度平台及其应用，其目的在于利用第一合页梁与第二合页梁形成的合页结构实现液压缸活塞杆直线运动的速度放大，保证液压缸工作平稳、安全，增大液压缸的使用寿命，由此解决高速重载情况下，液压缸活塞杆的运动速度无法满足工作要求，过高的速度会导致液压系统产生较大的冲击的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种六自由度平台，包括：基座、动平台、将基座与动平台连接的6个驱动装置，所述6个驱动装置用于带动所述动平台完成六个自由度的运动；其中，任一个所述驱动装置包括液压缸、第一合页梁、与该第一合页梁铰接的第二合页梁，所述液压缸一端与第一合页梁连接，另一端与第二合页梁连接，用于改变第一合页梁和第二合页梁之间的角度；所述第一合页梁和第二合页梁分别与基座和动平台转动连接。优选地，任一个所述驱动装置包括至少两个液压缸，该至少两个液压缸一端与同一根第一合页梁连接，另一端与同一根第二合页梁连接。优选地，所述液压缸为差动式液压缸，液压缸的缸筒通过第一回转铰链连接于第一合页梁上，液压缸的活塞杆通过第二回转铰链连接于第二合页梁上。优选地，所述第二合页梁的长度大于所述第一合页梁的长度，所述第一回转铰链距第一合页梁和第二合页梁铰接处的距离小于第二回转铰链距第一合页梁和第二合页梁铰接处的距离。优选地，所述第一合页梁通过第一铰接组件与基座转动连接，所述第一铰接组件包括基座铰链和将所述基座铰链转动连接于基座上的固定件，所述第一合页梁的一端为与所述基座铰链相配合的连接部，第一合页梁与基座铰链铰接时能够绕铰接处转动。优选地，所述固定件为第一连接轴，所述基座铰链的对称轴上以及所述基座上设置固定孔，通过第一连接轴和固定孔将基座铰链与基座连接，以使得基座铰链能够绕第一连接轴转动。优选地，所述第二合页梁通过第二铰接组件与动平台转动连接，所述第二铰接组件包括合页回转头、动平台铰链和双头连接件；其中，所述动平台铰链与所述动平台固定连接，所述合页回转头通过第二连接轴与所述第二合页梁连接，使得第二合页梁能够绕该第二连接轴转动，所述合页回转头与所述动平台铰链通过所述双头连接件连接，使得合页回转头和第二合页梁能够绕双头连接件进行两个自由度的转动。优选地，所述动平台铰链包括两个对称设置的凸起部，凸起部上设置通孔，所述双头连接件穿过通孔卡置于该两个凸起部之间，双头连接件中心处设置通孔，通过第三连接轴穿过该通孔将合页回转头与双头连接件进行连接，使得合页回转头能够绕两个凸起部上通孔之间的连线转动；所述合页回转头的宽度d小于所述凸起部之间的距离D，使得合页回转头可以绕第三连接轴转动。优选地，所述6个驱动装置每两个为一组，同一组的两个驱动装置与所述动平台的连接处相互靠近，三组该驱动装置与所述动平台的连接处在所述动平台上均布设置，同一组的两个驱动装置与基座连接的位置使该同一组的两个驱动装置呈一定角度对称布置。按照本专利技术的另一方面，提供了一种六自由度平台的应用，在预设速度和预设负载工况下的六自由度运动模拟，所述预设速度≤5m/s，所述预设负载为≤70吨。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少能够取得下列有益效果。(1)本专利技术中驱动机构采用合页的形式，其运动方式为绕第一合页梁与第二合页梁的铰接处转动，故合页梁上任意位置角速度相等；合页梁末端相对于合页梁铰接点处运动半径最大，故在合页梁上适当位置添加液压缸驱动，可以实现将合页梁上液压缸速度放大至期望的合页梁末端处，可以满足运动模拟平台的高速性要求。本专利技术中液压缸并不是直接与基座和动平台连接，而是与铰接的第一合页梁与第二合页梁相配合后再连接于基座和动平台上，第一合页梁与第二合页梁形成的合页结构缓冲了高速重载条件下对液压缸的冲击，避免了液压缸的直接受力。因此，相比于普通的液压缸直连平台而言，所述合页驱动机构可以实现液压缸活塞杆直线运动的速度放大，保证液压缸工作平稳、安全，增大液压缸的使用寿命。(2)本专利技术中采用合理设置第一回转铰链和第二回转铰链在第一合页梁和第二合页梁上的位置，以及合理设置第一合页梁和第二合页梁的长度，二者协同设置可以实现将合页梁上液压缸速度放大至期望的合页梁末端处，可以满足运动模拟平台的高速性要求。(3)本专利技术中采用若采用液压驱动各驱动装置的运动，避免了现有技术中采用电动缸驱动，需要极大功率的电机才能实现高速重载的需求的问题。液压驱动的六自由度平台可以在更大载荷要求的环境中进行工作；譬如大型运载设备的等比例运动模拟平台等。差动式液压缸的结构，其有杆腔油路与液压系统的压力油路相通，可以减小系统工作时的流量需求和功率需求，提高系统的工作效率，系统使用更加节能高效。(4)本专利技术中采用第二铰接组件将第二合页梁与动平台转动连接，通过合页回转头、动平台铰链和双头连接件共同构成3自由度铰接，保证六自由度并联平台运动支链自由度要求，同时该第二铰接组件与传统球铰链相比，提供的转动范围大、成本低，使用维护保养方便。(5)本专利技术中采用基座铰链实现了2自由度的铰接，对于并联六自由度平台运动支链在运动过程中存在的旋转运动，基座铰链布置方式使驱动装置的重力始终在第一合页梁与所述第二合页梁所构成的平面内，满足平台自由度的要求的同时令平台受力更加合理安全。(6)本专利技术中1个驱动装置中设置至少两个液压缸，可以进一步满足重载高速的要求。附图说明图1是本专利技术实施例提供的六自由度平台结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的六自由度平台一个视角下的全视图；图3是本专利技术实施例提供的六自由度平台中驱动装置的侧视结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的六自由度平台中驱动装置的正视结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的六自由度平台中第二合页梁与动平台连接处的爆炸图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-基座；2-基座铰链；3-固定件；4-第一合页梁；本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种六自由度平台，其特征在于，包括：基座(1)、动平台(14)、将基座(1)与动平台(14)连接的6个驱动装置，所述6个驱动装置用于带动所述动平台(14)完成六个自由度的运动；/n其中，任一个所述驱动装置包括液压缸(15)、第一合页梁(4)、与该第一合页梁(4)铰接的第二合页梁(10)，所述液压缸(15)一端与第一合页梁(4)连接，另一端与第二合页梁(10)连接，用于改变第一合页梁(4)和第二合页梁(10)之间的角度；所述第一合页梁(4)和第二合页梁(10)分别与基座(1)和动平台(14)转动连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种六自由度平台，其特征在于，包括：基座(1)、动平台(14)、将基座(1)与动平台(14)连接的6个驱动装置，所述6个驱动装置用于带动所述动平台(14)完成六个自由度的运动；
其中，任一个所述驱动装置包括液压缸(15)、第一合页梁(4)、与该第一合页梁(4)铰接的第二合页梁(10)，所述液压缸(15)一端与第一合页梁(4)连接，另一端与第二合页梁(10)连接，用于改变第一合页梁(4)和第二合页梁(10)之间的角度；所述第一合页梁(4)和第二合页梁(10)分别与基座(1)和动平台(14)转动连接。
2.根据权利要求1所述的六自由度平台，其特征在于，任一个所述驱动装置包括至少两个液压缸(15)，该至少两个液压缸(15)一端与同一根第一合页梁(4)连接，另一端与同一根第二合页梁(10)连接。
3.根据权利要求1或2所述的六自由度平台，其特征在于，所述液压缸(15)为差动式液压缸，液压缸(15)的缸筒(6)通过第一回转铰链(5)连接于第一合页梁(4)上，液压缸(15)的活塞杆(7)通过第二回转铰链(8)连接于第二合页梁(10)上。
4.根据权利要求3所述的六自由度平台，其特征在于，所述第二合页梁(10)的长度大于所述第一合页梁(4)的长度，所述第一回转铰链(5)距第一合页梁(4)和第二合页梁(10)铰接处的距离小于第二回转铰链(8)距第一合页梁(4)和第二合页梁(10)铰接处的距离。
5.根据权利要求1所述的六自由度平台，其特征在于，所述第一合页梁(1)通过第一铰接组件(16)与基座(1)转动连接，
所述第一铰接组件(16)包括基座铰链(2)和将所述基座铰链(2)转动连接于基座(1)上的固定件(3)，
所述第一合页梁(4)的一端为与所述基座铰链(2)相配合的连接部，第一合页梁(4)与基座铰链(2)铰接时能够绕铰接处转动。
6.根据权利要求5所述的六自由度平台，其特征在于，所述固定件(3)为第一连接轴，所述基座铰链(2)的对...
【专利技术属性】
技术研发人员：李维嘉，何宇航，吴耀中，谭洁，姜志强，刘法佑，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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