[发明专利]全域恒平衡重载六自由度并联机构

说明书

一种全域恒平衡重载六自由度并联机构，其包括运动平台、固定平台、承重平台、六条结构完全相同的驱动分支和三条结构完全相同的承重分支。六条驱动分支连接运动平台和固定平台，构成并联驱动机构，三条承重分支连接承重平台和固定平台，构成并联平衡机构，承重平台中心通过第二球铰与运动平台连接。上述六条驱动分支为UPS结构，由电动缸、第一万向铰和第一球铰组成。上述三条承重分支为PRUR结构，由平衡液压缸或平衡气缸、第一转动副、第二万向铰和第二转动副组成。本发明在保持平衡机构的输入力恒定不变的情况下，在整个工作空间各个位姿，即全域内具有恒定的重力平衡性能，其承载能力强，定位精度高，控制简单。

技术领域

本发明涉及一种并联机构，特别是一种重载并联机构。

背景技术

并联机构因其定位精度高、刚度高和承载能力强等优点，得到了广泛的应用。六自由度并联机构由于其可实现空间三维运动，因此被广泛应用于各种模拟运动，如飞机、坦克、舰船等的运动仿真。现有大型六自由度并联机构的驱动机构部分大多采用电动缸或液压缸控制，电动缸精度高，可靠性好，维护和操作方便，成本低，但不能承受重载，液压系统承载能力强，但液压系统比较复杂，使用维修比较困难。

为了提高并联机构的承载能力，专利200820004705.0公开了一种大负载六自由度电动平台，采用电动缸进行驱动，气缸进行辅助支撑，气缸一端通气另一端悬空，通过控制进气压力可平衡负载和上平台部分重力，但由于气缸随上平台运动而被动运动，由气缸推力产生除沿竖直方向外其他方向的分力(或力矩)会导致电动缸负载的增加。专利201310651676.2公开了一种电液伺服驱动的重载六自由度并联平台，采用六个液压缸进行驱动，具有较高的承载能力，当上平台运动时，需根据上平台位姿实时调节液压系统的输出力以平衡负载和上平台重力，对控制具有较高的要求。专利201310282798.9公开了一种带有平衡机构的六自由度重载静平衡并联运动模拟平台机构，该机构采用六个电动缸，三个平衡缸，平衡缸用以平衡负载和运动平台部分重力，电动缸用以平衡负载和运动平台剩余重力和驱动运动平台和负载实现给定运动。平衡缸的存在，减小了电动缸的负载，提高了该机构的承载能力，但该机构在整个工作空间各个位姿下，即全域内却不具有恒定的承载能力，即在全域内平衡机构所能平衡的负载和运动平台的重力随运动平台所处位姿不同而不同。若想在全域内平衡给定的负载和运动平台的重力，则需根据运动平台的位姿实时调节平衡缸的推/拉力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种承载能力强、定位精度高、控制简单的全域恒平衡重载六自由度并联机构。

本发明包括运动平台、固定平台、承重平台、六条结构完全相同的驱动分支和三条结构完全相同的承重分支。六条驱动分支连接运动平台和固定平台，构成并联驱动机构，三条承重分支连接承重平台和固定平台，构成并联平衡机构。

所述六条驱动分支中由电动缸驱动构成的第一移动副的一端通过第一球铰与运动平台连接，另一端通过第一万向铰与固定平台连接，上述六个第一球铰中心点连线构成半对称六边形，上述六个第一万向铰中心点连线构成正六边形，六个第一球铰中心点连线构成的半对称六边形的各边与六个第一万向铰中心点连线构成的正六边形的各边对应平行。

所述三条承重分支包括第一连杆、第二连杆、滑块、第二移动副、第一转动副、第二万向铰、第二转动副和三组导轨，其中对称布置的三组导轨固定在固定平台上，导轨与固定平台之间成固定夹角，第一连杆的一端通过第二转动副与承重平台连接，第一连杆的另一端通过第二万向铰与第二连杆的一端连接，第二连杆的另一端通过第一转动副与滑块连接，滑块通过第二移动副与上述三组导轨滑动连接，上述三个第二转动副中心点连线构成正三角形，上述承重平台中心通过第二球铰与运动平台连接，第二球铰由三个轴线相互垂直且汇交于一点的转动副构成。