【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械装配领域，尤其涉及一种柔性高承载两自由度调姿器。
技术介绍
1、在大型机械结构的装配对接过程中，精确且高效的姿态调整机构对于实现精准对接至关重要。传统上，此类调姿机构多采用刚体传动机制，依赖于电机驱动结合导轨、连杆等机械结构进行动力与运动的传递。尽管这一技术体系已臻成熟，但其固有的制造复杂性、庞大的体积以及对装配误差的高度敏感性，显著制约了在高负载条件下，尤其是在有限空间内的姿态调整能力。
2、相比之下，柔顺机构作为一种新兴技术，通过结构自身的柔性变形来传递力和位移，展现出高精度、强抗冲击性等显著优势，在小型精密设备的姿态调整领域得到了广泛应用。然而，现有柔顺机构的设计与应用主要局限于轻载、小型设备范畴，其承载能力有限，难以满足大型、重载设备的调姿需求，特别是在空间受限的场景下。
3、在精密工程领域，柔顺调姿机构以其卓越的调姿精度和低冲击特性在小型设备中展现出显著优势，然而，其固有的小型化设计和有限的承载力成为阻碍其在重型设备调姿任务中应用的主要瓶颈。相比之下，传统的刚体调姿机构，尽管能够承受较高的载荷，但其复杂的零部件装配体系、庞大的体积以及可能因装配累积误差导致的运动精度下降，均限制了其在空间受限条件下的高精度调姿能力。
4、因此，针对小空间内实现重载调姿的迫切需求，本领域的技术人员致力于开发一种兼具重载承载能力与紧凑结构设计的柔顺调姿机构，不仅能够克服传统刚体调姿机构的局限性，还需在保持或提升调姿精度的同时，显著增强其对重载条件的适应能力，从而推动大型机械结构装配对接技
技术实现思路
1、有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是如何设计兼具重载承载能力与紧凑结构的柔顺调姿机构。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，包括柔顺机构、第一驱动电缸、调姿器基座和第二驱动电缸，其中，所述柔顺机构的安装基座固定安装在所述调姿器基座上，所述第一驱动电缸和所述第二驱动电缸分别水平固定在所述调姿器基座的两端，所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端分别连接在所述柔顺机构的两侧，所述第一驱动电缸和所述第二驱动电缸输出的位移能够使所述柔顺机构产生整体结构变形，从而调整所述柔顺机构的输出调姿面的位置。
3、进一步地，所述柔顺机构为由金属3d打印而成的一体化结构。
4、进一步地，所述柔顺机构还包括第一驱动输入端和第二驱动输入端，所述第一驱动输入端和所述第二驱动输入端非对称地分布在所述柔顺机构两侧，所述第一驱动输入端和所述第二驱动输入端分别与所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端固定连接，所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端均具备沿其轴向伸缩的移动自由度。
5、进一步地，所述柔顺机构还包括第一二级传力结构、第一一级传力结构、第二二级传力结构和第二一级传力结构，所述第一二级传力结构和所述第二二级传力结构分别与所述输出调姿面相连，所述第一一级传力结构和所述第二一级传力结构分别与所述第一驱动输入端和所述第二驱动输入端相连。
6、进一步地，所述第一二级传力结构和所述第二二级传力结构分别包含一组螺旋回转结构，所述螺旋回转结构的中心区域包含一个方向结构，所述方向结构使螺旋的旋向反向并延伸至下部。
7、进一步地，所述第一一级传力结构和所述第二一级传力结构分别包含一组螺旋回转结构，所述螺旋回转结构的中心区域包含一个方向结构，所述方向结构使螺旋的旋向反向并延伸至下部。
8、进一步地，所述柔顺机构为镂空结构。
9、进一步地，所述螺旋回转结构的相邻螺旋面间距设置能够使结构变形达到极限位置时产生自接触，从而提供限位保护功能。
10、进一步地，所述调姿器基座设有水平基底，所述调姿器基座的上表面为倾斜结构。
11、进一步地，所述第一驱动电缸的固定端和所述第二驱动电缸的固定端分别固定连接在所述调姿器基座的两侧。
12、本专利技术的有益技术效果如下：
13、1、本专利技术提出了一种柔性高承载调姿机构，由两级传力机构组成，实现了在提供高承载的同时提供柔顺的调姿运动。本专利技术旨在通过输入端作用力的细微变化，触发机构内部产生精准的柔顺变形，此变形机制促使动平台在双自由度上实现灵活而精确的运动，显著提升了调姿的灵活性与准确性。为了克服传统柔顺机构在承载力方面的局限，本专利技术采用了粗壮且经过优化的承载结构，有效提升了整体机构的承载能力，使其能够胜任重型设备的调姿任务。大范围整体结构变形策略使调姿机构在保持低应力状态的同时，实现了动平台末端的大位移输出，从而实现了在狭小空间内大载荷下的高精度的姿态调整。本专利技术的载重能够达到50吨级，可应用于大型船舶、车辆、大型工业加工件的装配调姿领域。
14、2、传统刚体调姿机构的设计往往依赖于众多复杂的装配零件，这些零件之间的精密配合与组装不仅增加了制备过程的复杂性，还显著提升了制造成本。具体而言，每个零件的加工精度、表面质量以及相互之间的配合间隙均需严格控制，以确保整体机构的运动精度与稳定性。此外，复杂的装配流程不仅要求高度的技术熟练度，还可能导致装配误差的累积，进一步影响调姿机构的性能。本专利技术中调姿机构的设计创新性地采用了3d打印技术，实现了机构的一体化打印成型。这一方法彻底摒弃了传统制造过程中复杂的装配零件与繁琐的组装流程，极大地简化了制造工序，显著节省了加工时间与人力成本。通过3d打印技术，机构内部复杂的结构特征得以精确实现，无需额外的加工或调整步骤，从而确保了整体结构的完整性与精度。柔顺机构由同种材料构成，其结构无需装配关系，一体成型的柔性高承载调姿机构可以节省加工时间和成本。
15、以下将结合附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本专利技术的目的、特征和效果。
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1.一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，包括柔顺机构、第一驱动电缸、调姿器基座和第二驱动电缸，其中，所述柔顺机构的安装基座固定安装在所述调姿器基座上，所述第一驱动电缸和所述第二驱动电缸分别水平固定在所述调姿器基座的两端，所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端分别连接在所述柔顺机构的两侧，所述第一驱动电缸和所述第二驱动电缸输出的位移能够使所述柔顺机构产生整体结构变形，从而调整所述柔顺机构的输出调姿面的位置。
2.如权利要求1所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述柔顺机构为由金属3D打印而成的一体化结构。
3.如权利要求1所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述柔顺机构还包括第一驱动输入端和第二驱动输入端，所述第一驱动输入端和所述第二驱动输入端非对称地分布在所述柔顺机构两侧，所述第一驱动输入端和所述第二驱动输入端分别与所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端固定连接，所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端均具备沿其轴向伸缩的移动自由度。
4.如权利要求3所述的一种柔性高承载两自由度调
5.如权利要求4所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述第一二级传力结构和所述第二二级传力结构分别包含一组螺旋回转结构，所述螺旋回转结构的中心区域包含一个方向结构，所述方向结构使螺旋的旋向反向并延伸至下部。
6.如权利要求4所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述第一一级传力结构和所述第二一级传力结构分别包含一组螺旋回转结构，所述螺旋回转结构的中心区域包含一个方向结构，所述方向结构使螺旋的旋向反向并延伸至下部。
7.如权利要求1所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述柔顺机构为镂空结构。
8.如权利要求5或权利要求6所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述螺旋回转结构的相邻螺旋面间距设置能够使结构变形达到极限位置时产生自接触，从而提供限位保护功能。
9.如权利要求1所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述调姿器基座设有水平基底，所述调姿器基座的上表面为倾斜结构。
10.如权利要求1所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述第一驱动电缸的固定端和所述第二驱动电缸的固定端分别固定连接在所述调姿器基座的两侧。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，包括柔顺机构、第一驱动电缸、调姿器基座和第二驱动电缸，其中，所述柔顺机构的安装基座固定安装在所述调姿器基座上，所述第一驱动电缸和所述第二驱动电缸分别水平固定在所述调姿器基座的两端，所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端分别连接在所述柔顺机构的两侧，所述第一驱动电缸和所述第二驱动电缸输出的位移能够使所述柔顺机构产生整体结构变形，从而调整所述柔顺机构的输出调姿面的位置。
2.如权利要求1所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述柔顺机构为由金属3d打印而成的一体化结构。
3.如权利要求1所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述柔顺机构还包括第一驱动输入端和第二驱动输入端，所述第一驱动输入端和所述第二驱动输入端非对称地分布在所述柔顺机构两侧，所述第一驱动输入端和所述第二驱动输入端分别与所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端固定连接，所述第一驱动电缸的输出端和所述第二驱动电缸的输出端均具备沿其轴向伸缩的移动自由度。
4.如权利要求3所述的一种柔性高承载两自由度调姿器，其特征在于，所述柔顺机构还包括第一二级传力结构、第一一级传力结构、第二二级传力结构和第二一级传力结构，所述第一二级传力结构和所述第二二级传力结构分别与所述输出调姿...
【专利技术属性】
技术研发人员：王皓，陈根良，龙泳舟，陈锦诚，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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