[发明专利]一种液电混合驱动的多自由度平台

说明书

本发明公开了一种液电混合驱动的多自由度平台，该平台采用了一种新型的电液机械缸与液压机械缸，当多自由度平台在阻抗负载工况下，电液机械缸与液压机械缸对外输出能量；当多自由度平台在超越负载工况下，电液机械缸与液压机械缸吸收载荷冲击并回收能量。与现有技术相比，本发明的优势在于：可承受更大的载荷，适应更多工况；功重比更大，结构更为精简；能量可以回收，且再利用率较高。

技术领域

本发明属于液电混合驱动系统领域，具体涉及一种液电混合驱动的多自由度平台。

背景技术

多自由度平台是一种可以实现空间内多个自由度运动的机构，近年是各研究机构的研究热点和生产厂商的关注对象，其中六自由度平台最具有代表性。六自由度平台是一种可以实现空间内6个自由度运动的并联机构，能够对各种运动姿态进行模拟，可广泛应用于舰船、飞机、汽车乃至宇航等模拟领域上，具有较大的经济价值及国防战略意义。近年来，随着六自由度平台的驱动技术及控制技术逐渐成熟，已有厂商推出了性能较为优越的中小型六自由度平台。其中一部分六自由度平台使用伺服电机驱动电动缸作为执行元件，通过控制伺服电机旋转角度进行上平台的定位，具有定位精度高，结构紧凑，噪声小无污染等优点。专利号为CN107053144A的一项专利和专利号为CN107553468A的一项专利，使用了电动缸作为六自由度平台的执行元件，但电动缸只适用于轻载场合，不能用于重载场合。当负载剧烈变化时，作为动力源的电动机瞬时功率将远大于其装机功率，使得电动机过载发热，加速电动机绕组老化，降低电动机的使用寿命。为了提高负载能力，解决冲击负载的问题，可通过增加电动机的装机功率来实现。但大功率的电机拥有更大的体积，使用大功率的电动机将使空间布置更加局促，甚至因为没有足够的空间而无法安装。

由于液压系统功率密度更大，作为动力元件的液压泵/马达比电动机拥有更大的功重比，使用液压缸的六自由度平台不仅可以在重载工况下使用，而且能使六自由度平台结构更加紧凑，因此也有一部分使用液压缸作为执行元件的六自由度平台。专利号为CN106609777A的一项专利使用液压泵驱动液压缸，使用伺服阀控制液压缸行程，完成对上平台的定位；但传统的阀控技术存在节流损失，有不必要的能耗。

发明内容

为提高多自由度平台负载能力并增加功重比，本发明旨在提供一种液电混合驱动的多自由度平台。采用电液机械缸或液压机械缸代替传统活塞缸，采用液电混合驱动方式驱动，能有效解决传统多自由度平台无法兼顾重载和小体积的缺点，同时可以吸收六自由度平台的冲击载荷并存储利用。

一种液电混合驱动的多自由度平台，包括上平台28、上万向铰29、下万向铰30、下平台31，还包括电液机械缸10与液压机械缸15以及第Ⅰ液压控制回路32，电液机械缸包括第Ⅰ变量泵/马达11、电动机12、第Ⅰ传动箱13、第Ⅰ机械缸14，液压机械缸包含第Ⅱ变量泵/马达16、第Ⅱ传动箱17、第Ⅱ机械缸18；上平台与下平台分别通过上万向铰与下万向铰与电液机械缸或液压机械缸连接，电液机械缸与液压机械缸绕上平台交替布置；

第Ⅰ液压控制回路：动力源1，主液压泵2，第Ⅰ过滤器3，油箱4，第Ⅰ溢流阀5，第Ⅰ单向阀6，第Ⅱ溢流阀7，第Ⅰ蓄能器8，压力传感器9，第Ⅱ单向阀19，第Ⅲ单向阀20，第Ⅱ过滤器21，高压管路22，低压管路23，第Ⅱ蓄能器24，第Ⅲ溢流阀25，压力切换阀26，动力源1输出轴与主液压泵连接，主液压泵出油口P与第Ⅰ溢流阀进油口、第Ⅰ单向阀进油口连接；第Ⅰ溢流阀出油口与油箱连接；第Ⅰ单向阀出油口与第Ⅱ溢流阀进油口、第Ⅰ蓄能器进油口连接，第Ⅰ单向阀出油口还与高压管路连接；压力传感器检测高压管路的压力；第Ⅰ蓄能器与压力切换阀的第Ⅰ工作油口C连接，第Ⅱ蓄能器与压力切换阀的第Ⅱ工作油口D连接，压力切换阀的第Ⅲ工作油口E接入高压管路，第Ⅲ溢流阀进油口连接至第Ⅱ蓄能器的进油口，第Ⅲ溢流阀出油口连接油箱；