[发明专利]动态可重构四自由度运动试验台

说明书

本发明提供了动态可重构四自由度运动试验台，包括四个运动关节，直行关节为移动关节，偏航关节、翻滚关节、以及俯仰关节为转动关节，三个关节依次正交安装在直行关节的运动部件上，所述四个运动关节均设有两个执行部件，其中一个执行部件为力矩电机，另一执行部件为伺服电机，力矩电机均与扭矩传感器连接，伺服电机与角位移传感器连接，每个力矩电机、伺服电机、扭矩传感器以及角位移传感器均与工业控制计算机连接，工业控制计算机还与平台服务器连接，平台服务器与外部计算机通过网络连接；本发明提供的动态可重构四自由度运动试验台，设有四自由度运动关节，能模拟本科教学中各类运动，是一种专门针对综合性、开放性实验的创新实践平台。

技术领域

本发明属于试验设备技术领域，具体涉及动态可重构四自由度运动试验台。

背景技术

在我国改革开放四十年首次召开的新时代全国高等学校本科教育工作会议上，教育部长陈宝生指出：“高校教师要把育人水平高超、现代技术方法娴熟作为自我素质要求的一把标尺，广泛开展探究式、个性化、参与式教学，推广翻转课堂、混合式教学等新型教学模式”，会议发布的“新时代高教四十条”及“六卓越一拔尖计划”领跑计划，在强调理论教学环节重要性的同时，也指出了理论、实验与创新实践三个教学环节实践的必要性；而综合性、开放性的实验、创新实践平台是理论、实验、创新实践混合式学习模式的必要条件，现有技术中并没有专门针对理论、实验、创新实践结合的新型试验平台，为适应新时代教学需求，需要设计一种专门针对综合性、开放性实验的创新实践平台。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种具有四自由度运动关节，能模拟本科教学中各类运动，重点针对高校综合性、开放性、创新性实验教学的动态可重构四自由度运动试验台。

本发明的技术方案是：动态可重构四自由度运动试验台，包括四个运动关节、分别为直行关节、偏航关节、翻滚关节以及俯仰关节，所述直行关节为移动关节，所述偏航关节、翻滚关节以及俯仰关节为转动关节，所述偏航关节、翻滚关节以及俯仰关节依次正交安装在直行关节的运动部件上，所述直行关节、偏航关节、翻滚关节以及俯仰关节均设有两个执行部件，其中一个执行部件为力矩电机，作为负载执行部件，另一执行部件为伺服电机，作为运动执行部件，每个力矩电机均与一扭矩传感器连接，每个伺服电机均与一角位移传感器连接，所述力矩电机、伺服电机、扭矩传感器以及角位移传感器均与直接控制该运动试验台运行的工业控制计算机连接，工业控制计算机与显示装置连接。

上述直行关节的力矩电机是直行力矩电机，所述直行关节的扭矩传感器是直行扭矩传感器，所述直行关节的伺服电机是直行伺服电机，所述直行关节的角位移传感器是直行角位移传感器；所述直行关节包括直行力矩电机，直行力矩电机输出轴通过联轴器与直行扭矩传感器的输入轴连接，直行扭矩传感器的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠的一端连接，滚珠丝杠的另一端通过联轴器与直行伺服电机的输出轴相连，直行伺服电机与直行角位移传感器连接；所述滚珠丝杠与滚珠螺母配合，滚珠螺母与滚珠螺母座连接；所述直行力矩电机和直行伺服电机均固定在导轨座上，导轨座固定在底座上。

上述偏航关节的力矩电机是偏航力矩电机，所述偏航关节的扭矩传感器是偏航扭矩传感器，所述偏航关节的伺服电机是偏航伺服电机，所述偏航关节的角位移传感器是偏航角位移传感器；所述偏航关节包括偏航力矩电机，偏航力矩电机输出轴通过联轴器与偏航扭矩传感器的输入轴连接，偏航扭矩传感器的输出轴通过联轴器与第二锥齿轮的输入轴连接，第二锥齿轮与第三锥齿轮啮合，第三锥齿轮与第一锥齿轮啮合，第一锥齿轮的输入轴通过联轴器与偏航伺服电机连接，偏航伺服电机与偏航角位移传感器连接；所述偏航力矩电机和偏航伺服电机分别固定在偏航座的左右两侧，偏航座下端与所述滚珠螺母座固定连接，偏航座上端通过平面推力轴承与偏航框下端连接；所述第三锥齿轮中心设有与其同步转动的第一转轴，第一转轴上端穿过偏航座和平面推力轴承与偏航框下端固定连接。