[发明专利]一种基于气动肌肉的六自由度并联伺服平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于气动肌肉的六自由度并联伺服平台，属于并联伺服平台技术。

背景技术

并联伺服平台具有承载能力强、刚度大、无累积误差、精度高和自重负荷比小等优点，在运动模拟器、机器人、机床、仪器测试台等领域得到了广泛的应用。但是，传统的并联伺服平台一般由液压或电机驱动，具有体积笨重、耗能大、成本高和易对环境造成污染等不足。气动技术由于具有功率-质量比大、清洁、价格低、结构简单、易维护等优点，使用气动驱动代替并联伺服平台常规的电机或液压驱动系统得到了越来越多的重视。

需要指出的是，目前气动并联伺服平台由于多采用气缸作为驱动器，仍有很大的改进空间。一方面，气缸具有复杂的摩擦特性，低速运动时易出现爬行现象，限制了并联平台的运动范围；另一方面，实现气缸高精度定位和精确轨迹跟踪控制比较困难，导致气动并联平台的控制精度通常不如电机或液压驱动的并联平台。气动肌肉是近年来出现的新型气动执行元件，摩擦力非常微小，因此比气缸易于实现低速运动和精确控制，而且其功率-质量比是同缸径气缸的十倍，价格便宜、柔顺性好。采用气动肌肉作为并联平台的驱动器具有不言而喻的优点，但是受并联平台机构设计和控制的束缚，目前的气动肌肉驱动并联平台大多是三自由度，其运动范围、承载能力和灵活性都远不如六自由度并联机构。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于气动肌肉的六自由度并联伺服平台，具有承载能力高、精确度高、清洁无污染、安装维护方便、成本低、可控性好等特点。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于气动肌肉的六自由度并联伺服平台，包括控制箱、固定平台组件、运动平台组件和六组气动肌肉组件；

所述控制箱内设置有控制器、气动阀组和气动三联件；

所述固定平台组件包括支架和三个固定平台连接件基座，支架固定在控制箱上，三个固定平台连接件基座呈正三角阵列位置固定在支架上，每个固定平台连接件基座上设置有两个固定平台铰链连接件；

所述运动平台组件包括运动平台和三个运动平台连接件基座，三个运动平台连接件基座呈正三角阵列位置固定在运动平台上，每个运动平台连接件基座上设置有两个运动平台铰链连接件；

所述气动肌肉组件包括气动肌肉，气动肌肉上设置有拉线位移传感器和气压传感器，气动肌肉的一端通过弯杆球头杆端关节轴承与运动平台铰链连接件连接，气动肌肉的另一端通过球头杆端关节轴承与固定平台铰链连接件连接；

所述运动平台组件通过气动肌肉组件悬吊在固定平台组件内，运动平台组件和固定平台组件铰点的分布方式按照Stewart结构的6-SPS(S-球面副、P-移动副)双三角机构分布，运动平台组件铰点分布半径小于固定平台组件铰点分布半径。

具体的，所述气动三联件的进气口与气源通过气管连接，气动三联件的出气口与气动阀组的进气口通过气管连接，气动阀组的六个出气口分别与六个气动肌肉的进气口通过气管连接；气动肌肉组件的拉线位移传感器和气压传感器的检测信号作为接入控制器的输入信号，气动阀组的控制信号作为控制器的输出信号。

优选的，所述固定平台铰链连接件为长方体；在该长方体的上表面上垂直设置有两个螺纹孔，分别记为第一螺纹孔和第二螺纹孔；在该长方体的前侧面上垂直设置有一个螺纹孔，记为第三螺纹孔；存在一条直线l₁，直线l₁平行于该长方体的上表面，并且直线l₁与第一螺纹孔和第二螺纹孔的轴线相交，将第三螺纹孔的轴线在该长方体的上表面的投影与直线l₁的夹角记为第一夹角，第一夹角为0～90°；固定平台连接件基座上设置有两个连接面，两个连接面与水平面的夹角记为第二夹角，第二夹角为0～90°；两个固定平台铰链连接件的下表面分别贴合两个连接面放置，并通过第一螺纹孔和第二螺纹孔固定固定平台铰链连接件和固定平台连接件基座，第三螺纹孔作为固定平台铰链连接件与球头杆端关节轴承的连接孔，从而保证初始位置时气动肌肉的轴线与球头杆端关节轴承的轴线重合并满足固定平台组件铰点分布要求。