本發(fā)明涉及并聯(lián)機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)。

背景技術(shù)：

并聯(lián)機構(gòu)相對于串聯(lián)機構(gòu)具有剛度大、承載能力強、累計誤差小、精度高等優(yōu)點，且六自由度并聯(lián)機構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)六個自由度的位姿調(diào)整，但是一般情況下，由于自由度數(shù)目的增加，分支數(shù)目也會相應(yīng)增加，控制過程的復(fù)雜程度也就相應(yīng)增加。

近年來，少自由度并聯(lián)機構(gòu)中的三自由度并聯(lián)機構(gòu)越來越受到研究者的重視和青睞，尤其是能夠?qū)崿F(xiàn)二維移動和一維轉(zhuǎn)動自由度的空間并聯(lián)機構(gòu)， 目前各國學(xué)者已綜合出多種兩移一轉(zhuǎn)三自由度并聯(lián)機構(gòu)，但是剛度高，運動副數(shù)目少，幾何結(jié)構(gòu)簡單，加工裝配容易，工作空間較大，運動靈活性好，且控制簡單的該類并聯(lián)機構(gòu)還相對較少，且將兩移一轉(zhuǎn)三自由度并聯(lián)機構(gòu)用作海洋運動模擬器的專利很少，而將其用作海洋鉆井穩(wěn)定調(diào)平平臺的專利幾乎沒有。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、工作空間較大且容易控制的三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)。

本發(fā)明提供一種三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)，所述三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)包括機架和動平臺，所述三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)還包括連接在機架和動平臺之間的第一支腳、第二支腳和第三支腳，所述第一支腳、第二支腳和第三支腳均可伸縮，所述第一支腳的下部通過一第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動安裝在所述機架上，所述第一支腳的上部通過一第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動安裝在所述動平臺上，所述第二支腳的下部通過第一十字連接件轉(zhuǎn)動安裝在所述機架上，所述第一十字連接件包括相互垂直的第三轉(zhuǎn)軸和第四轉(zhuǎn)軸，所述第二支腳可分別繞所述第三轉(zhuǎn)軸和第四轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，所述第二支腳的上部通過第一球形鉸鏈轉(zhuǎn)動連接在所述動平臺上，所述第三支腳的下部通過第二十字連接件轉(zhuǎn)動安裝在所述機架上，所述第二十字連接件包括相互垂直的第五轉(zhuǎn)軸和第六轉(zhuǎn)軸，所述第三支腳可分別繞所述第五轉(zhuǎn)軸和第六轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，所述第三支腳的上部通過第二球形鉸鏈轉(zhuǎn)動連接在所述動平臺上。

進一步地，所述機架上固定有呈等邊三角形分布的第一基座、第二基座和第三基座，所述第一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接所述第一基座，所述第三轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接所述第二基座，所述第五轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接所述第三基座。

進一步地，所述動平臺上固定有呈等邊三角形分布的第四基座、第五基座和第六基座，所述第二轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動連接所述第四基座，所述第一球形鉸鏈轉(zhuǎn)動連接所述第五基座，所述第二球形鉸鏈轉(zhuǎn)動連接所述第六基座。

進一步地，所述第一支腳包括第一驅(qū)動桿和第二驅(qū)動桿，所述第二驅(qū)動桿通過第一移動副在所述第一驅(qū)動桿內(nèi)做伸縮運動，所述第二支腳包括第三驅(qū)動桿和第四驅(qū)動桿，所述第四驅(qū)動桿通過第二移動副在所述第三驅(qū)動桿內(nèi)做伸縮運動，所述第三支腳包括第五驅(qū)動桿和第六驅(qū)動桿，所述第六驅(qū)動桿通過第三移動副在所述第五驅(qū)動桿內(nèi)做伸縮運動。

進一步地，所述第一轉(zhuǎn)軸的軸線與所述第二轉(zhuǎn)軸的軸線平行且與所述第一移動副的軸線垂直，所述第四轉(zhuǎn)軸的軸線與所述第二移動副的軸線垂直，所述第六轉(zhuǎn)軸的軸線與所述第三移動副的軸線垂直。

進一步地，所述第一移動副、所述第二移動副和所述第三移動副分別被驅(qū)動，第一支腳、第二支腳和第三支腳控制動平臺的位置實現(xiàn)其兩個移動自由度，一個是垂直于機架平面的方向，另一個是平行于機架平面且垂直于第一轉(zhuǎn)軸的方向，該三個支腳同時能夠控制動平臺的姿態(tài)實現(xiàn)其繞第一轉(zhuǎn)軸的軸線轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動自由度。

進一步地，所述第一移動副、所述第二移動副和所述第三移動副均作為主動驅(qū)動運動副，驅(qū)動方式為電機驅(qū)動或液壓缸驅(qū)動。

本發(fā)明的技術(shù)方案帶來的有益效果是：本發(fā)明的三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)包括三個支腳，機構(gòu)剛度高，機構(gòu)運動副數(shù)目少，幾何結(jié)構(gòu)簡單，加工裝配容易，工作空間較大，運動靈活性好，且控制簡單，可以用作海洋運動模擬器和海洋鉆井穩(wěn)定調(diào)平平臺，具有良好的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)的另一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)作為海洋鉆井穩(wěn)定調(diào)平平臺的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1-機架，11-第一基座，12-第二基座，13-第三基座，2-動平臺，21-第四基座，22-第五基座，23-第六基座，3-第一支腳，31-第一轉(zhuǎn)軸，32-第一驅(qū)動桿，33-第一移動副，34-第二驅(qū)動桿，35-第二轉(zhuǎn)軸，4-第二支腳，41-第一十字連接件，411-第三轉(zhuǎn)軸，412-第四轉(zhuǎn)軸，44-第三驅(qū)動桿，45-第二移動副，46-第四驅(qū)動桿，47-第一球形鉸鏈，5-第三支腳，51-第二十字連接件，511-第五轉(zhuǎn)軸，512-第六轉(zhuǎn)軸，54-第五驅(qū)動桿，55-第三移動副，56-第六驅(qū)動桿，57-第二球形鉸鏈，6-海上鉆井平臺或鉆井船，7-三自由度并聯(lián)平臺，8-鉆機。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地描述。

請參考圖1，本發(fā)明的實施例提供了一種三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)，包括機架1、動平臺2以及機架1和動平臺2之間的并聯(lián)的第一支腳3、第二支腳4和第三支腳5，機架1上固定有呈等邊三角形分布的第一基座11、第二基座12和第三基座13，動平臺2下側(cè)固定有呈等邊三角形分布的第四基座21、第五基座22和第六基座23。

第一支腳3包括第一驅(qū)動桿32和第二驅(qū)動桿34。第一驅(qū)動桿32的下端通過第一轉(zhuǎn)軸31轉(zhuǎn)動連接第一基座11，因此第一驅(qū)動桿32可以繞第一轉(zhuǎn)軸31轉(zhuǎn)動。第一驅(qū)動桿32通過第一移動副33連接第二驅(qū)動桿34，第一驅(qū)動桿32（相當(dāng)于缸筒）為中空，第二驅(qū)動桿34（相當(dāng)于活塞桿）通過第一移動副33在第一驅(qū)動桿32內(nèi)做伸縮運動，從而調(diào)節(jié)第一支腳3的高度。第二驅(qū)動桿32的上端通過第二轉(zhuǎn)軸35轉(zhuǎn)動連接第四基座21，因此第二驅(qū)動桿34可以繞第二轉(zhuǎn)軸35轉(zhuǎn)動。其中，第一轉(zhuǎn)軸31的軸線與第二轉(zhuǎn)軸35的軸線平行，且與第一移動副33的軸線垂直。

第二支腳4包括第一十字連接件41、第三驅(qū)動桿44和第四驅(qū)動桿46。第三驅(qū)動桿44的下端通過第一十字連接件41轉(zhuǎn)動連接第二基座12，第一十字連接件41包括相互垂直的第三轉(zhuǎn)軸411和第四轉(zhuǎn)軸412，因此，第三驅(qū)動桿44可以繞第三轉(zhuǎn)軸411轉(zhuǎn)動，也可以繞第四轉(zhuǎn)軸412轉(zhuǎn)動。第三驅(qū)動桿44通過第二移動副45連接第四驅(qū)動桿46，第三驅(qū)動桿44（缸筒）為中空，第四驅(qū)動桿46（活塞桿）通過第二移動副45在第三驅(qū)動桿44內(nèi)做伸縮運動，從而調(diào)節(jié)第二支腳4的高度。第四驅(qū)動桿46的上端通過第一球形鉸鏈47轉(zhuǎn)動連接第五基座22，第四驅(qū)動桿46可以與第一球形鉸鏈47的連接點為支點在第一球形鉸鏈47約束的圓錐空間范圍內(nèi)進行轉(zhuǎn)動。其中，第四轉(zhuǎn)軸412的軸線與第二移動副45的軸線垂直。

第三支腳5包括第二十字連接件51、第五驅(qū)動桿54和第六驅(qū)動桿56。第五驅(qū)動桿54的下端通過第二十字連接件51轉(zhuǎn)動連接第三基座13，第二十字連接件51包括相互垂直的第五轉(zhuǎn)軸511和第六轉(zhuǎn)軸512，因此，第五驅(qū)動桿54可以繞第五轉(zhuǎn)軸511轉(zhuǎn)動，也可以繞第六轉(zhuǎn)軸512轉(zhuǎn)動。第五驅(qū)動桿54通過第三移動副55連接第六驅(qū)動桿56，第五驅(qū)動桿54（缸筒）為中空，第六驅(qū)動桿56（活塞桿）通過第三移動副55在第五驅(qū)動桿54內(nèi)做伸縮運動，從而調(diào)節(jié)第三支腳5的高度。第六驅(qū)動桿56的上端通過第二球形鉸鏈57連接第六基座23，第六驅(qū)動桿56可以與第二球形鉸鏈57的連接點為支點在第二球形鉸鏈57約束的圓錐空間范圍內(nèi)進行轉(zhuǎn)動。其中，第六轉(zhuǎn)軸512的軸線與第三移動副55的軸線垂直。

參考圖2，圖2是圖1中的機構(gòu)在運動后的結(jié)構(gòu)圖。第一移動副33、第二移動副45和第三移動副55分別被驅(qū)動，第二支腳3、第二支腳4和第三支腳5控制動平臺2的位置實現(xiàn)其兩個移動自由度，一個是垂直于機架1平面的方向b，另一個是平行于機架1平面且垂直于第一轉(zhuǎn)軸31的方向a，三個支腳同時能夠控制動平臺2的姿態(tài)實現(xiàn)其繞第一轉(zhuǎn)軸31的軸線c轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動自由度。此兩移一轉(zhuǎn)三自由度并聯(lián)平臺機構(gòu)可以作為海洋運動模擬器。

參考圖3，圖3是圖1中的機構(gòu)作為海洋鉆井穩(wěn)定調(diào)平平臺的結(jié)構(gòu)圖。圖3中包括海上鉆井平臺或鉆井船6、三自由度穩(wěn)定調(diào)平平臺7和鉆機8；該三自由度穩(wěn)定調(diào)平平臺7的機架1安裝在該海上鉆井平臺或鉆井船6上，鉆機8安裝在三自由度穩(wěn)定調(diào)平平臺7的動平臺2上。在三自由度穩(wěn)定調(diào)平平臺7的機架1、動平臺2和海上鉆井平臺或鉆井船6上均開設(shè)了通孔，用來讓鉆桿穿過，此三自由度并聯(lián)平臺可以通過三自由度的位姿補償，實現(xiàn)鉆機的位姿在三個方向上保持不變。

本發(fā)明實施例中，第一移動副33、第二移動副45和第三移動副55均作為主動驅(qū)動運動副，驅(qū)動方式可為電機驅(qū)動或液壓缸驅(qū)動。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來定義的，只是為了表達技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請請求保護的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實施例及實施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。