基于3RRR-3UPS并联机构的球面调姿平台制造技术

本发明专利技术涉及一种基于3RRR

【技术实现步骤摘要】
基于3RRR
‑
3UPS并联机构的球面调姿平台


[0001]本专利技术属于并联稳定机构
，特别涉及一种基于3RRR
‑
3UPS并联机构的球面调姿平台。

技术介绍

[0002]航空机械及其挂载设备在飞行器航行的过程中难免受到高速气流的扰动，且在飞行过程中，为适应航线变化而产生的主动控制也会使得机体发生姿态变化。这些姿态变化使得机舱内难以获得平稳的工作区域，对于部分航空人工作业，特殊物资运输以及高精密仪器来说都会产生一定的影响，甚至危及到部分人身与财产安全。而传统的3RRR球面机构是较为经典的三转动自由度并联机构，其含有9个转动副关节，具有6个约束冗余。3RRR并联机构的球面支链因具有剪式机构的特点，其承载能力与机械刚度较差，在应对大承载问题时难以获得理想的效果。
[0003]为解决上述问题，本专利技术设计了一种基于3RRR
‑
3UPS并联机构的球面调姿平台，与传统的3RRR球面机构相比，机械刚度大、可靠性高、承载力强，且易于控制，适用范围广，可以固定在机体中通过隔离机体的姿态扰动，为较大重量的物资、设备以及高精密仪器的航空运输提供一个持续稳定的工作区域，这对于解决航空作业中的相关干扰问题具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的问题，本专利技术提出一种基于3RRR
‑
3UPS并联机构的球面调姿平台，通过降低末端平台的安装面，能够有效且大幅度降低末端平台因转动引起的不平衡力矩，同时采用将P副作为驱动副，可以实现UPS驱动分支的连续性冗余约束，有利于提高机构的运动精度高，此外将与固定平台固联的卸荷球弧支板作为卸载结构，而卸荷球弧支板与卸荷撑架之间采用机械接触，进而将负载转移到了固定平台上，降低了各支链的承载负担，有利于提高机构整体的承载能力，具有高刚度、高可靠性、轻质量、高承载力、易于控制等优点。
[0005]本专利技术采用的技术方案是一种基于3RRR
‑
3UPS并联机构的球面调姿平台，其包括固定平台、卸荷球弧支板、驱动分支和末端平台，所述固定平台的中间部均布环绕设有所述卸荷球弧支板，所述卸荷球弧支板呈球面弧形板状结构，且所述每个卸荷球弧支板的半径均相等，所述每个卸荷球弧支板的球心在空间中均重合于一点，即第一球心，且所述第一球心位于所述固定平台的中心轴线上，所述末端平台设于所述固定平台的上方，且所述末端平台包括上支撑板、下沉杆、球心支撑板和卸荷撑架，所述上支撑板下方设有所述球心支撑板，且所述上支撑板与所述球心支撑板之间均布设有所述下沉杆，所述卸荷撑架设于所述球心支撑板的下方，且所述卸荷撑架底部的撑架球头与所述卸荷球弧支板点接触；所述驱动分支均布设于所述固定平台与所述末端平台之间，且所述每个驱动分支均包括万向铰底座、电动推杆座、电动推杆轴、上球面杆和下球面杆，所述上球面杆和下球面杆均呈弯曲结
构状，且所述上球面杆的第一端通过第一转动副与所述下球面杆的第一端转动连接，所述电动推杆轴的第一端通过第一球副与所述下球面杆的下端面连接，且所述电动推杆轴的第二端通过第一移动副与所述电动推杆座连接，所述电动推杆座的下端通过第一万向铰与所述万向铰底座连接，所述万向铰底座固定于所述固定平台上，且所述上球面杆的第二端通过第二转动副与设于所述上支撑板底部的下底座转动连接，所述下球面杆的第二端通过第三转动副与设于所述固定平台上的上底座转动连接，且所述每个驱动分支中第一转动副的中心轴线、第二转动副的中心轴线以及第三转动副的中心轴线均汇交于所述第一球心处。
[0006]进一步地，所述固定平台上均布设有所述上底座，且所述上支撑板的底部均布设有所述下底座。
[0007]优选地，所述上支撑板的中线轴线与所述球心支撑板的中心轴线重合，且所述球心支撑板的中心轴线与所述卸荷撑架的中心轴线重合。
[0008]优选地，所述卸荷撑架的底部均布设有3个支撑腿，且所述支撑腿的下端设有所述卸荷撑架球头。
[0009]进一步地，所述第一球心为基于3RRR
‑
3UPS并联机构的球面调姿平台的转动中心。
[0010]优选地，所述每个驱动分支中下球面杆上第三转动副中心与所述第一球副中心之间的连线、所述下球面杆上第三转动副中心与所述第一万向铰中心之间的连线以及所述第一球副中心与所述第一万向铰中心之间连线共同构成三角形结构。
[0011]本专利技术的特点和有益效果是：
[0012]1、本专利技术提供的一种基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台，在竖直方向上降低了末端平台的安装面，继而降低了安装在球面调姿平台上较大质量负载的重心高度，同时由于负载重心在空间上更加靠近球面调姿平台的转动中心，故负载上的各质点到转动中心的距离明显缩短，能够有效且大幅度降低末端平台因转动引起的不平衡力矩。
[0013]2、本专利技术提供的一种基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台，将P副作为驱动分支，可以实现UPS驱动分支的连续性冗余约束，有利于提高机构的运动精度高，同时将与固定平台固联的卸荷球弧支板作为卸载结构，而卸荷球弧支板与卸荷撑架之间采用机械接触，进一步将负载转移到了固定平台上，降低了各支链的承载负担，有利于提高机构整体的承载能力。
[0014]3、本专利技术提供的一种基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台，结构简单，具有高度的结构对称性，易于加工制造，且便于推广。
附图说明
[0015]图1是本专利技术基于3RRR
‑
3UPS并联机构的球面调姿平台的整体结构示意图；
[0016]图2是本专利技术基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台的主视图；
[0017]图3是本专利技术基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台的俯视图；
[0018]图4是本专利技术基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台的左视图；
[0019]图5是本专利技术基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台的左视剖面图；
[0020]图6是本专利技术末端平台的整体结构示意图；
[0021]图7是本专利技术卸荷撑架的结构示意图；
[0022]图8是本专利技术驱动分支的整体结构示意图；
[0023]主要附图标记：
[0024]固定平台1；上底座11；卸荷球弧支板2；驱动分支3；万向铰底座31；电动推杆座32；电动推杆轴33；上球面杆34；下球面杆35；末端平台4；上支撑板41；下底座411；下沉杆42；球心支撑板43；卸荷撑架44。
具体实施方式
[0025]为详尽本专利技术之
技术实现思路
、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。
[0026]本专利技术提供一种基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台，作为一种三自由度并联机构，支链由3条相同的RRR运动支链和3条相同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于3RRR
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3UPS并联机构的球面调姿平台，其特征在于，其包括固定平台、卸荷球弧支板、驱动分支和末端平台，所述固定平台的中间部均布环绕设有所述卸荷球弧支板，所述卸荷球弧支板呈球面弧形板状结构，且所述每个卸荷球弧支板的半径均相等，所述每个卸荷球弧支板的球心在空间中均重合于一点，即第一球心，且所述第一球心位于所述固定平台的中心轴线上，所述末端平台设于所述固定平台的上方，且所述末端平台包括上支撑板、下沉杆、球心支撑板和卸荷撑架，所述上支撑板下方设有所述球心支撑板，且所述上支撑板与所述球心支撑板之间均布设有所述下沉杆，所述卸荷撑架设于所述球心支撑板的下方，且所述卸荷撑架底部的撑架球头与所述卸荷球弧支板点接触；所述驱动分支均布设于所述固定平台与所述末端平台之间，且所述每个驱动分支均包括万向铰底座、电动推杆座、电动推杆轴、上球面杆和下球面杆，所述上球面杆和下球面杆均呈弯曲结构状，且所述上球面杆的第一端通过第一转动副与所述下球面杆的第一端转动连接，所述电动推杆轴的第一端通过第一球副与所述下球面杆的下端面连接，且所述电动推杆轴的第二端通过第一移动副与所述电动推杆座连接，所述电动推杆座的下端通过第一万向铰与所述万向铰底座连接，所述万向铰底座固定于所述固定平台上，且所述上球面杆的第二端通过第二转动副与设于所述上支撑板底部的下底座转动连接，所述下球面杆的第二端通过第三转动副与设于所述固定平台上的上底座转...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩博，江源，杨威，李祥鲲，高超，周玉林，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：