CN220773822U - 基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及多自由度运动仿真平台技术领域，具体而言涉及基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，包括：静平台；动平台；三个曲柄连杆驱动部件，设置在所述静平台和动平台之间，并分布为三角形，每个所述曲柄连杆驱动部件包括曲柄连杆结构和驱动器；其中，所述曲柄连杆结构包括曲柄结构和连杆结构，所述曲柄结构的第一端连接到所述驱动器的输出端。本实用新型在静平台和动平台之间设置的三个曲柄连杆结构中的每个曲柄都是可以改变曲柄长度的，这使得运动平台能获得更多样的运动姿态，更大的运动角度范围，更灵活的运动频率，适应性更强，可以根据动平台上的负载调整不同的需求，为用户节省成本。

Description

基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台

技术领域

本实用新型涉及多自由度运动仿真平台技术领域，具体而言涉及基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台。

背景技术

目前多自由度平台通常应用于科研和娱乐、工厂举升货物等领域，一般由六根电动缸构成，但是这种多自由度运动平台的占用体积大，质量大，成本相对较高，因此，在一些模拟赛车、飞机、地震、轮船等体验设备，以及影院场景模拟设备或用于教学、训练、展览、加工的培训应用设备中使用利用曲轴完成的多自由度运动平台，如专利文献1所示。

但是目前的曲柄连杆多自由度平台的曲柄偏心距都是固定的，后期想调整曲柄偏心距需要更换整套曲柄结构，费时费力，市场上几乎没有曲柄连杆偏心可调的多自由度平台。

现有技术文献

专利文献1CN206613156U新型运动平台

实用新型内容

本实用新型提出一种基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，包括：

静平台；

动平台；

三个曲柄连杆驱动部件，设置在所述静平台和动平台之间，并分布为三角形，每个所述曲柄连杆驱动部件包括曲柄连杆结构和驱动器；

其中，所述曲柄连杆结构包括曲柄结构和连杆结构，所述曲柄结构的第一端连接到所述驱动器的输出端，所述曲柄结构的第二端连接到所述连杆结构的第一端，所述连杆结构的第二端连接到所述动平台；

所述曲柄结构的第二端能沿所述曲柄结构的长度方向移动，以改变所述曲柄结构的第二端与第一端的相对间距。

优选的，所述曲柄结构包括本体，所述本体的第二端设有沿其长度方向布置的卡孔，所述连杆的第一端设有凸出轴，所述凸出轴延伸到所述卡孔中，所述卡孔内还设有垫块，所述本体上还设有用于将垫块以及凸出轴在卡孔内压紧的螺栓。

优选的，所述凸出轴的外壁设有轴承以及轴承垫块，所述轴承垫块的外壁被构造成矩形，所述垫块被构造成矩形，所述卡孔的内轮廓被构造成矩形，使轴承垫块、垫块能填满所述卡孔。

优选的，所述螺栓设置在所述卡孔的长度方向，所述螺栓能相对于所述本体螺纹连接，以限制所述卡孔的长度。

优选的，所述本体在所述卡孔的外侧设有挡板，所述挡板至少覆盖到所述卡孔的边缘。

优选的，所述连杆结构的左右两侧均设有所述曲柄结构，处于第一侧的所述曲柄结构连接到所述驱动器，处于第二侧的所述曲柄结构连接到下轴承座，所述下轴承座固定到所述静平台。

优选的，所述连杆结构的第二端通过鱼眼轴承连接到上轴承座，所述上轴承座固定到动平台。

优选的，所述驱动器包括伺服电机以及处于伺服电机输出端的减速机。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型在静平台和动平台之间设置的三个曲柄连杆结构中的每个曲柄都是可以改变曲柄长度的，这使得运动平台能获得更多样的运动姿态，更大的运动角度范围，更灵活的运动频率，适应性更强，可以根据动平台上的负载调整不同的需求，为用户节省成本。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型所示的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台的结构示意图；

图2是本实用新型所示的曲柄连杆驱动部件的结构示意图；

图3是本实用新型所示的曲柄结构的结构示意图；

图4是本实用新型所示的卡孔的结构示意图；

图5是本实用新型所示的曲柄结构的剖视图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1所示，本实用新型提出一种基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，包括静平台11、动平台12以及三个曲柄连杆驱动部件，静平台11被设置成板状或栅格状，对三个曲柄连杆驱动部件起到承托作用，三个曲柄连杆驱动部件设置在静平台11和动平台12之间，并分布为三角形，每个曲柄连杆驱动部件包括曲柄连杆结构30和驱动器，动平台12用于连接负载结构；三个曲柄连杆驱动部件驱动动平台12完成所需的多自由度模拟运动，例如颠簸、倾斜、晃动等。

结合图2所示，进一步的，曲柄连杆结构30包括曲柄结构32和连杆结构31，曲柄结构32的第一端连接到驱动器的输出端，曲柄结构的第二端连接到连杆结构31的第一端，连杆结构31的第二端连接到动平台12。

优选的，为了适应动平台12在运动中的各种倾斜姿态，连杆结构31的第二端通过鱼眼轴承311连接到上轴承座313，上轴承座313固定到动平台12。鱼眼轴承311的中心设有承载轴312，承载轴312的两端分别设置一个上轴承座313，达到更好的承载目的。

结合图2所示，驱动器包括伺服电机21以及处于伺服电机21输出端的减速机22。如此，能使用扭矩较小的电机驱动更大的负载，并具有更好的灵活性和响应速度。

曲柄结构32被驱动器所驱动绕第一端转动，第二端呈圆周运动，连杆结构31的第一端绕圆周运动，第二端上下往复摆动，容易理解的，连杆结构31的摆动幅度与第一端的圆周运动相关，当圆周越小时，则摆动幅度越小，驱动器所需要的扭矩越小，当圆周越大时，则摆动幅度越大，驱动器所需要的扭矩越大。

为了不同的使用环境，本实用新型将曲柄结构32的第二端设置成能沿曲柄结构32的长度方向移动，以改变曲柄结构32的第二端与第一端的相对间距。

如此，可以让动平台12和静平台11之间拥有不同的高度差，也可以改变动平台12和静平台11之间的角度差，使动平台12拥有不同的姿态，并由于较小的圆周所需要的扭矩小，能达到更快的响应速度，达到模拟平台在不同工况下所需角度以及运动姿态和响应速度的目的。

结合图3-4所示，曲柄结构32包括本体321，本体321的第二端设有沿其长度方向布置的卡孔，连杆31的第一端设有凸出轴314，凸出轴314延伸到卡孔中，卡孔内还设有垫块322，本体321上还设有用于将垫块322以及凸出轴314在卡孔内压紧的螺栓323。

利用凸出轴314第一侧的垫块322以及第二侧的螺栓323将凸出轴314约束在卡孔内的合适位置，结合图示，当凸出轴314越靠近左侧，则曲柄转动的圆周直径越小，当凸出轴314越靠近右侧，则曲柄转动的圆周直径越大，通过控制凸出轴314在卡孔内的位置，调整曲柄连杆结构的运动模式。

进一步的，凸出轴314的外壁设有轴承以及轴承垫块315，轴承垫块315的外壁被构造成矩形，垫块322被构造成矩形，卡孔的内轮廓被构造成矩形，使轴承垫块315、垫块322能填满卡孔。

如此，通过这种面靠面的约束方式，使凸出轴314的限位更可靠，同时，凸出轴314在轴承垫块315内通过轴承转动，摩擦力更小，能实现更高速的转动。

在优选的实施例中，螺栓323设置在卡孔的长度方向，螺栓323能相对于本体321螺纹连接，以限制卡孔的长度。如此，当需要改变凸出轴314的位置时，更换不同宽度的垫块322，再调整螺栓323和本体321之间的位置，使垫块322靠在轴承垫块315的第一侧，螺栓323靠在轴承垫块315的第二侧即可，凸出轴314可牢靠的处于被约束的位置，并具有良好的承载能力。

在可选的实施例中，本体321在卡孔的外侧设有挡板325，挡板325至少覆盖到卡孔的边缘。

具体的，挡板325被设置成片状，卡孔的周围设置螺栓孔，使用四颗螺钉将挡板325固定到卡孔的外侧，以限制垫块322以及轴承垫块315沿孔的深度方向脱出，其中，挡板325的内轮廓被设置成与卡孔的外轮廓形状相同，尺寸稍小，以足以覆盖卡孔。

在可选的实施例中，结合图5所示，连杆结构31的左右两侧均设有曲柄结构32，处于第一侧的曲柄结构32连接到驱动器，处于第二侧的曲柄结构32连接到下轴承座33，下轴承座33固定到静平台11。

其中，第一侧的曲柄结构32定义为主动曲柄，第二侧的曲柄结构32定义为从动曲柄，设置为两个曲柄可增加机构的平衡性和高承载能力。

结合图示，从动曲柄的第一端还设有固定轴324，固定轴与轴承座33之间通过深沟球轴承连接。

结合以上实施例，本实用新型在静平台和动平台之间设置的三个曲柄连杆结构中的每个曲柄都是可以改变曲柄长度的，这使得运动平台能获得更多样的运动姿态，更大的运动角度范围，更灵活的运动频率，适应性更强，可以根据动平台上的负载调整不同的需求，为用户节省成本。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (8)

1.一种基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，包括：

静平台(11)；

动平台(12)；

三个曲柄连杆驱动部件，设置在所述静平台(11)和动平台(12)之间，并分布为三角形，每个所述曲柄连杆驱动部件包括曲柄连杆结构(30)和驱动器；

其中，所述曲柄连杆结构(30)包括曲柄结构(32)和连杆结构(31)，所述曲柄结构(32)的第一端连接到所述驱动器的输出端，所述曲柄结构的第二端连接到所述连杆结构(31)的第一端，所述连杆结构(31)的第二端连接到所述动平台(12)；

所述曲柄结构(32)的第二端能沿所述曲柄结构(32)的长度方向移动，以改变所述曲柄结构(32)的第二端与第一端的相对间距。

2.根据权利要求1所述的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，所述曲柄结构(32)包括本体(321)，所述本体(321)的第二端设有沿其长度方向布置的卡孔，所述连杆结构(31)的第一端设有凸出轴(314)，所述凸出轴(314)延伸到所述卡孔中，所述卡孔内还设有垫块(322)，所述本体(321)上还设有用于将垫块(322)以及凸出轴(314)在卡孔内压紧的螺栓(323)。

3.根据权利要求2所述的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，所述凸出轴(314)的外壁设有轴承以及轴承垫块(315)，所述轴承垫块(315)的外壁被构造成矩形，所述垫块(322)被构造成矩形，所述卡孔的内轮廓被构造成矩形，使轴承垫块(315)、垫块(322)能填满所述卡孔。

4.根据权利要求2所述的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，所述螺栓(323)设置在所述卡孔的长度方向，所述螺栓(323)能相对于所述本体(321)螺纹连接，以限制所述卡孔的长度。

5.根据权利要求2或3或4所述的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，所述本体(321)在所述卡孔的外侧设有挡板(325)，所述挡板(325)至少覆盖到所述卡孔的边缘。

6.根据权利要求1所述的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，所述连杆结构(31)的左右两侧均设有所述曲柄结构(32)，处于第一侧的所述曲柄结构(32)连接到所述驱动器，处于第二侧的所述曲柄结构(32)连接到下轴承座(33)，所述下轴承座(33)固定到所述静平台(11)。

7.根据权利要求1所述的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，所述连杆结构(31)的第二端通过鱼眼轴承(311)连接到上轴承座(313)，所述上轴承座(313)固定到动平台(12)。

8.根据权利要求1所述的基于曲柄连杆机构的多自由度运动平台，其特征在于，所述驱动器包括伺服电机(21)以及处于伺服电机(21)输出端的减速机(22)。