專(zhuān)利名稱(chēng)：彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及力及力矩測(cè)試設(shè)備，特別是涉及一種彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
目前的廣義力及力矩測(cè)試裝置基本上是六維力傳感器測(cè)試。在廣義力及力矩測(cè)試裝置研究中，常用的斯圖爾特(Stewart)平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式的廣義力及力矩測(cè)試裝置采用球面副形式或者彈性球鉸，或者在其結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改進(jìn)，由于采用斯圖爾特(Stewart)平臺(tái)結(jié)構(gòu)形式，機(jī)構(gòu)復(fù)雜，加工精度及安裝精度要求高，價(jià)格昂貴。而其他形式的三垂直筋結(jié)構(gòu)、筒形、雙環(huán)形、四垂直筋結(jié)構(gòu)、盒式結(jié)構(gòu)、十字結(jié)構(gòu)、圓柱形、雙頭形、三梁結(jié)構(gòu)、八垂直筋結(jié)構(gòu)的廣義力及力矩測(cè)試裝置或機(jī)構(gòu)復(fù)雜，或測(cè)量誤差較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置，可以用于進(jìn)行多自由度力及力矩的測(cè)試。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，連接機(jī)構(gòu)與多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的被測(cè)活動(dòng)平臺(tái)剛性活動(dòng)連接，固定外框與多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的底座無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3根橫置彈簧在水平面上投影的夾角為120°，3根橫置彈簧的一端與連接機(jī)構(gòu)的外表面連接，另一端與固定外框的內(nèi)圓柱表面連接在一起；6根斜拉彈簧分為三組，每一組由兩根斜拉彈簧組成，三根斜拉彈簧的一端與固定外框的內(nèi)圓柱表面上部連接，三根斜拉彈簧的另一端與連接機(jī)構(gòu)的外表面上部連接，另外三根斜拉彈簧的一端與固定外框的下部連接，另外三根斜拉彈簧的另一端與連接機(jī)構(gòu)的外表面上部連接，同一組的兩根斜拉彈簧在同一豎直平面上，三組彈簧在水平面上投影的夾角為120°，且三組斜拉彈簧與3根橫置彈簧在水平面上投影的夾角為60°。
所述的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)為具有2～6個(gè)自由度以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成。
所述的連接機(jī)構(gòu)為圓柱平臺(tái)或者具有衍架結(jié)構(gòu)的裝置。
所述的廣義力也稱(chēng)為空間作用力，可以分解成沿X、Y、Z軸的力Fx、Fy、Fz和繞X、Y、Z軸的力矩τx、τy、τz。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果是本發(fā)明利用彈簧形式的廣義力及力矩測(cè)試裝置對(duì)廣義力及力矩檢測(cè)，為廣義力及力矩測(cè)試提供了一種緊湊的、理想的、簡(jiǎn)潔的方案，是對(duì)傳統(tǒng)廣義力及力矩測(cè)試裝置的突破。并且由于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)具有剛度大，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，承載能力強(qiáng)，精度高，運(yùn)動(dòng)慣性小等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)仿真器、娛樂(lè)設(shè)備、地震模擬等試驗(yàn)及產(chǎn)品中，使得本發(fā)明具有更廣闊的應(yīng)用前景，具有重要價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的立體示意圖；圖2是本發(fā)明的前視圖；圖3是本發(fā)明的俯視圖；圖4是圖3的A-A剖面圖。
圖中1、多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，2、活動(dòng)平臺(tái)，3、底座，4、固定外框，5、橫置彈簧，6、連接機(jī)構(gòu)，7、橫置彈簧。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
如圖1、圖2、圖3及圖4所示，包括多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)1，連接機(jī)構(gòu)6與多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的被測(cè)活動(dòng)平臺(tái)2剛性活動(dòng)連接(連接機(jī)構(gòu)6與被測(cè)活動(dòng)平臺(tái)2之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但兩者連接成為一體可作自由運(yùn)動(dòng))，多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的底座3與大地固連在一起，固定外框4與底座3無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)(固定外框4的外圓柱表面與外界物體剛性固定連接，其中外界物體與大地固連在一起)3根橫置彈簧7在水平面上投影的夾角為120°，3根橫置彈簧7的一端與連接機(jī)構(gòu)6(本發(fā)明中的圓柱平臺(tái))的外表面連接，另一端與固定外框4的內(nèi)圓柱表面連接在一起；6根斜拉彈簧5分為三組，每一組由兩根斜拉彈簧5組成，三根斜拉彈簧5的一端與固定外框4的內(nèi)圓柱表面上部連接，三根斜拉彈簧5的另一端與連接機(jī)構(gòu)6的外表面上部連接，另外三根斜拉彈簧5的一端與固定外框4的下部連接，另外三根斜拉彈簧5的另一端與連接機(jī)構(gòu)6的外表面上部連接，同一組的兩根斜拉彈簧5在同一豎直平面上，三組彈簧水平面上投影的夾角120°，且三組斜拉彈簧與3根橫置彈簧7在水平面上投影的夾角為60°。
所述的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)1為具有2～6個(gè)自由度以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成。
所述的連接機(jī)構(gòu)6為圓柱平臺(tái)或者具有衍架結(jié)構(gòu)的裝置。
本發(fā)明的工作原理如下本發(fā)明通過(guò)將采用彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置的連接機(jī)構(gòu)6與多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的被測(cè)活動(dòng)平臺(tái)2剛性活動(dòng)連接(連接機(jī)構(gòu)6與被測(cè)活動(dòng)平臺(tái)2之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但兩者連接成為一體可作自由運(yùn)動(dòng))，多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的底座3與大地固連在一起，固定外框4與底座3無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)(固定外框4的外圓柱表面與外界物體剛性固定連接，其中外界物體與大地固連在一起)，多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)1的被測(cè)活動(dòng)平臺(tái)2運(yùn)動(dòng)時(shí)，連接機(jī)構(gòu)6隨之運(yùn)動(dòng)，橫置彈簧7及斜拉彈簧5與固定外框4內(nèi)圓柱表面相連的一端保持靜止，與連接機(jī)構(gòu)6外圓柱表面連接的一端隨連接機(jī)構(gòu)6運(yùn)動(dòng)，通過(guò)檢測(cè)連接機(jī)構(gòu)6的位姿，計(jì)算出橫置彈簧7及斜拉彈簧5與固定外框4內(nèi)圓柱表面相連一端的位姿，從而計(jì)算出橫置彈簧7及斜拉彈簧5的變化量，最后在三維空間解析出多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)的廣義力及力矩。
上述具體實(shí)施方式
用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置，包括多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)，其特征在于連接機(jī)構(gòu)(6)與多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)的被測(cè)活動(dòng)平臺(tái)(2)剛性活動(dòng)連接，固定外框(4)與多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)的底座(3)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)；3根橫置彈簧(7)在水平面上投影的夾角為120°，3根橫置彈簧(7)的一端與連接機(jī)構(gòu)(6)的外表面連接，另一端與固定外框(4)的內(nèi)圓柱表面連接在一起；6根斜拉彈簧(5)分為三組，每一組由兩根斜拉彈簧(5)組成，三根斜拉彈簧(5)的一端與固定外框(4)的內(nèi)圓柱表面上部連接，三根斜拉彈簧(5)的另一端與連接機(jī)構(gòu)(6)的外表面上部連接，另外三根斜拉彈簧(5)的一端與固定外框(4)的下部連接，另外三根斜拉彈簧(5)的另一端與連接機(jī)構(gòu)(6)的外表面上部連接，同一組的兩根斜拉彈簧(5)在同一豎直平面上，三組彈簧在水平面上投影的夾角為120°，且三組斜拉彈簧與3根橫置彈簧(7)在水平面上投影的夾角為60°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置，其特征在于所述的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)(1)為具有2～6個(gè)自由度以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置，其特征在于所述的連接機(jī)構(gòu)(6)為圓柱平臺(tái)或者具有衍架結(jié)構(gòu)的裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種彈簧結(jié)構(gòu)形式的多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)廣義力及力矩測(cè)試裝置。包括多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，橫置彈簧、斜拉彈簧、固定外框及連接機(jī)構(gòu)；固定外框與并聯(lián)機(jī)構(gòu)的底座無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，連接機(jī)構(gòu)與多自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的活動(dòng)平臺(tái)剛性活動(dòng)連接，固定外框及連接機(jī)構(gòu)由若干彈簧連接在一起。本發(fā)明提供了一種緊湊的、理想的、簡(jiǎn)潔的力與力矩測(cè)試裝置，可用于測(cè)試各種多自由度平臺(tái)的廣義力與力矩的測(cè)量及加載。
文檔編號(hào)G01L1/04GK101038219SQ200710067190
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2007年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者傅新, 王偉, 鄒俊, 謝海波 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)