[发明专利]高低频复合驱动六自由度并联运动台

说明书

技术领域

本发明涉及一种并联机构，特别是一种并联运动台。

背景技术

随着航空航天以及国防军工事业的发展，对星载、舰载、车载等设备提出了更高要求。串联机构受尺寸与机构固有特性限制难以实现高精度调姿和隔振。并联机构因其占用比较小，驱动出力均匀化，刚度大，更容易在驱动中引入隔振环节等特点，更适合作为未来运载体用调姿隔振装置。在高端仪器设备制造及研发过程中，需进行动力学环境模拟试验，模拟试件及设备在真实外场环境下的工作情况，检验产品的可靠性，其中振动环境模拟试验是一个主要方面，主要通过振动台实现，但是真实外场环境是一个复杂的综合动力学环境，对于目标设备而言，一般处于常规的低频高幅运动与高频振动相复合的环境中，能够模似这种复合运动环境的试验设备更能真实反映目标设备的工作特性。

现有位姿调整装置一般只突出单一的位姿调整或隔振功能，而各类振动台只能提供特定频率范围内的振动，不能进行常规的大范围运动模拟。随着仪器设备对精确指向要求的提高，位姿调整装置应兼具位姿调整与振动隔离功能，而动力学环境试验需要有更多形式的运动输出，才能适应科技生产与研发的需要。以上两方面应用需求，本质上是期望设计一种可同时进行高频低幅运动与低频高幅运动的设备装置。

目前有许多相似的发明成果，中国专利CN101281088A提出一种三轴六自由度振动试验装置，能够模拟真实环境下X、Y、Z三轴六自由度复合振动环境，该发明是只具备单一激振功能的振动装置，不能进行特定自由度上大范围空间运动；中国专利CN1587739A提出了一种六自由度超磁致伸缩主动振动控制平台，实现微频低幅六自由度主动隔振，减振效果98％左右，但受驱动器行程所限，调整幅度达不到姿态调整级别；中国专利CN102865328A提出了一种基于混联机构的五维隔振平台，该机构移动与转动完全解耦，易于控制，隔振性能良好，但混联机构使顶层机构成为底层机构的负载，增大了驱动负担；中国专利CN101476611A提出了一种六自由度大振幅振动主动隔离平台，实现六自由度高频大振幅主动隔振，但姿态调整能力有限；中国专利CN102601794A提出了一种具有调姿能力的高刚度四自由度并联机构，该机构可实现快速进给，但工作空间较小，且机构没有隔振功能；中国专利CN1614376A提出了一种三自由度机械式振动环境试验平台，适用于实验室中做三自由度振动环境试验，但也只具有振动模拟功能。中国专利CN102601786A、CN102350697A、CN102825600A、CN102601784A分别提出含RPRPR闭环子链、5R闭环子链、RRRR闭环子链和RRR闭环子链的两自由度并联机构，这些机构解决了传统并联机构一条支链多个驱动不能同时连接在机架上的缺点，所有主动杆都连接在机架上，动力学性能好，以上四个发明实质都是在分支中引入一个平面五杆机构，但该五杆机构所在平面水平，限制了机构的承载能力，且机构输入数等于输出自由度数，仍属于单驱动机构，一般只能实现高频或低频运动中的一种。中国专利CN103495973A发明提出一种三直线驱动的平面三自由度并联机构，该机构设计巧妙、安装方便，但该机构输入数仍等于输出自由度数，所以机构仍是单驱动机构，只能实现一种性质的运动输出。中国专利CN102825597A提出了一种具有位置解析正解的三转动并联运动装置，这种三转动并联装置结构简单，便于实时控制，该机构同样是单驱动机构。

综上所述，现有设备一般只能实现高频低幅的振动或低频高幅的常规运动中的一种；分支引入闭环子链的机构没有减少分支对机构的约束数，所需驱动输入数等于机构自由度数，属于单驱动机构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分支具有不同频率与幅值范围、应用空间宽广、整体承载能力强的高低频复合驱动六自由度并联运动台。本发明主要采用双重驱动相互分离，通过双驱动输入的不同组合形式，实现大范围位姿调整与高低频振动输出。

本发明的技术方案如下：

本发明主要包括目标运动台、基础安装架以及连接目标运动台和基础安装架的六条结构相同的高低频复合驱动分支，每条高低频复合驱动分支包括复合驱动单元和传动支杆，六条高低频复合驱动分支以两个为一组分为三组，同组两分支复合驱动单元所在平面沿竖直方向且相互平行，三组分支以圆周均布的形式固定在基础安装架上。驱动分支与目标运动台连于六个铰链点，以不同组相邻的两驱动分支与目标运动台相连的铰链点为一组分为三组，三组铰链点相对于目标运动台呈圆周均布，任意两条相邻的传动支杆空间互不交错；所述高低频复合驱动分支有三种结构：