一種氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及操作平臺設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，包括運動平臺，固定平臺以及控制箱，所述固定平臺固定設(shè)于控制箱上，所述運動平臺與固定平臺之間設(shè)有氣動驅(qū)動裝置，所述氣動驅(qū)動裝置由控制箱控制操作。本發(fā)明的氣動驅(qū)動裝置具有功率質(zhì)量比大、體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、無污染等特點。
【專利說明】—種氣動肌肉—氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及操作平臺設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)
\I7.ム1 ロ。
【背景技術(shù)】
[0002]操作平臺設(shè)備可以分為串聯(lián)機構(gòu)與并聯(lián)機構(gòu)兩種，其中并聯(lián)機構(gòu)與串聯(lián)機構(gòu)相比具有良好的剛度特性和較強的承載能力，便于實現(xiàn)高精度的位置控制，在仿生機器人、醫(yī)療康復(fù)機構(gòu)、減震平臺等多個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的并聯(lián)機構(gòu)多由電機或液壓驅(qū)動，其存在耗能大、成本高、設(shè)備維護復(fù)雜和污染等缺陷和不足。為有效解決上述技術(shù)問題，業(yè)內(nèi)做了大量的探索研究，開始用氣動元件替代原有的電機或液壓驅(qū)動，但現(xiàn)有的氣動操作平臺設(shè)備因結(jié)構(gòu)設(shè)置不合理，其存在功率小、剛度低等缺點，故有很大的改進空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供ー種結(jié)構(gòu)緊湊、設(shè)置合理，操作方便的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明所述的ー種氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，包括運動平臺，固定平臺以及控制箱，所述固定平臺固定設(shè)于控制箱上，所述運動平臺與固定平臺之間設(shè)有氣動驅(qū)動裝置，所述氣動驅(qū)動裝置由控制箱控制操作。
[0006]其中，所述氣動驅(qū)動裝置包括氣缸和三根氣動肌肉，所述氣缸一端固定于固定平臺的中央位置，所述氣缸的輸出軸與運動平臺鉸接，所述三根氣動肌肉分布于氣缸周圍，氣動肌肉兩端分別與運動平臺和固定平臺鉸接，所述氣缸和氣動肌肉由控制箱提供氣源并控制驅(qū)動。
[0007]其中，所述控制箱包括箱體和設(shè)于箱體內(nèi)的氣動三聯(lián)件、氣動控制閥組件A、氣動控制閥組件B、輸出轉(zhuǎn)換模塊、輸入轉(zhuǎn)換模塊、電源以及控制器；所述氣動三聯(lián)件通過氣管分別連接外氣源、氣動控制閥組件A和氣動控制閥組件B，所述氣動控制閥組件A通過氣管分別連接三根氣動肌肉的進氣ロ，所述氣動控制閥組件B通過氣管與氣缸的進氣ロ連接；所述電源分別與輸出轉(zhuǎn)換模塊、輸入轉(zhuǎn)換模塊以及控制器電連接；所述氣動控制閥組件A的控制端和氣動控制閥組件B的控制端分別與輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸出端電連接，輸出轉(zhuǎn)換模塊的輸入端與控制器的輸出端電連接。
[0008]進ー步地，所述氣動肌肉上平行設(shè)有位移傳感器，氣動肌肉的出氣ロ設(shè)有壓カ傳感器的壓カ檢測端ロ，所述位移傳感器和壓カ傳感器分別與輸入轉(zhuǎn)換模塊的輸入端電連接，所述輸入轉(zhuǎn)換模塊的輸出端與控制器的輸入端電連接。
[0009]進ー步地，所述氣動肌肉兩端分別通過鉸鏈與運動平臺和固定平臺鉸接；所述氣缸的輸出軸通過球頭關(guān)節(jié)軸承與運動平臺鉸接。
[0010]進ー步地，所述氣缸一端通過氣缸連接件固定于固定平臺的中央位置。[0011]進ー步地，所述三根氣動肌肉均勻分布于以氣缸為圓心的圓周上。
[0012]進ー步地，所述鉸鏈為球鉸或胡克鉸。
[0013]進ー步地，所述氣缸的出氣ロ設(shè)有消聲器。
[0014]本發(fā)明有益效果為:本發(fā)明所述ー種氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，包括運動平臺，固定平臺以及控制箱，所述固定平臺固定設(shè)于控制箱上，所述運動平臺與固定平臺之間設(shè)有氣動驅(qū)動裝置，所述氣動驅(qū)動裝置由控制箱控制操作。本發(fā)明的氣動驅(qū)動裝置具有功率質(zhì)量比大、體積小、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、無污染等特點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:
[0017]1、運動平臺；2、氣動肌肉；
[0018]3、氣缸；4、固定平臺；
[0019]5、鉸鏈；6、缸筒；
[0020]7、位移傳感器；8、壓カ傳感器；
[0021]9、消聲器；10、控制箱；
[0022]11、氣動三聯(lián)件；12、氣動控制閥組件A ;
[0023]13、氣動控制閥組件B;14、輸出轉(zhuǎn)換模塊；
[0024]15、輸入轉(zhuǎn)換模塊；16、電源；
[0025]17、氣缸連接件；18、控制器。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步的說明。
[0027]如圖1所示，本發(fā)明所述的ー種氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，包括運動平臺1，固定平臺4以及控制箱10，所述固定平臺4固定設(shè)于控制箱10上，所述運動平臺1與固定平臺4之間設(shè)有氣動驅(qū)動裝置，所述氣動驅(qū)動裝置由控制箱10控制操作，上述部件構(gòu)成本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)，相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，本發(fā)明用氣動驅(qū)動裝置替代現(xiàn)有的電機或液壓驅(qū)動，其具有耗能小、成本低、設(shè)備維護方便和污染小等優(yōu)點。
[0028]具體而言，所述氣動驅(qū)動裝置包括氣缸3和三根氣動肌肉2，所述氣缸3 —端通過氣缸連接件17固定于固定平臺4的中央位置，所述氣缸3的輸出軸與運動平臺1通過球頭關(guān)節(jié)軸承6鉸接。所述三根氣動肌肉2分布于氣缸3周圍，本發(fā)明優(yōu)選所述三根氣動肌肉2均勻分布于以氣缸3為圓心的圓周上。所述氣動肌肉2兩端通過鉸鏈5分別與運動平臺1和固定平臺4鉸接，所述鉸鏈5為球鉸或胡克鉸。
[0029]所述氣缸3和三根氣動肌肉2構(gòu)成空間并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，通過控制三根氣動肌肉2的伸縮長度和氣缸3的活塞運動，可使運動平臺1實現(xiàn)升降、橫搖、縱搖方向上的運動。
[0030]具體而言，所述氣缸3和氣動肌肉2由控制箱10提供氣源并控制驅(qū)動。其中，所述控制箱10包括箱體和設(shè)于箱體內(nèi)的氣動三聯(lián)件11、氣動控制閥組件A12、氣動控制閥組件B13、輸出轉(zhuǎn)換模塊14、輸入轉(zhuǎn)換模塊15、電源16以及控制器18。所述電源16分別與輸出轉(zhuǎn)換模塊14、輸入轉(zhuǎn)換模塊15以及控制器18電連接。[0031]所述氣動三聯(lián)件11通過氣管分別連接外氣源、氣動控制閥組件A12和氣動控制閥組件B13。所述氣動控制閥組件A12通過氣管分別連接三根氣動肌肉2的進氣ロ，也即氣動控制閥組件A12可分別向三根氣動肌肉2通氣。所述氣動控制閥組件B13通過氣管與氣缸3的進氣ロ連接，所述氣缸3的出氣ロ設(shè)有消聲器9。
[0032]所述氣動控制閥組件A12的控制端和氣動控制閥組件B13的控制端分別與輸出轉(zhuǎn)換模塊14的輸出端電連接，輸出轉(zhuǎn)換模塊14的輸入端與控制器18的輸出端電連接。
[0033]所述氣動肌肉2上平行設(shè)有位移傳感器7，氣動肌肉2的出氣ロ設(shè)有壓カ傳感器8的壓カ檢測端ロ，所述位移傳感器7和壓カ傳感器8分別與輸入轉(zhuǎn)換模塊15的輸入端電連接，所述輸入轉(zhuǎn)換模塊15的輸出端與控制器18的輸入端電連接。
[0034]需要說明的是，輸入轉(zhuǎn)換模塊14、輸出轉(zhuǎn)換模塊15由采樣保持電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路組成，用于采集氣動肌肉2的收縮長度(或平臺傾角)和壓カ等參數(shù)。控制器18用エ控機、可編程控制器或單片機等實現(xiàn)，其功能有:良好的人機界面交互，運動平臺的位姿伺服控制(包括采集信號處理、狀態(tài)觀測器和相應(yīng)控制策略)，平臺運動實時演示，數(shù)據(jù)處理及保存等。
[0035]工作原理:
[0036]本發(fā)明通過控制氣動三聯(lián)件11、氣動控制閥組件A12和氣動控制閥組件B13來控制運動平臺1實現(xiàn)升降、橫搖、縱搖。同時，位移傳感器7以及壓力傳感器8會將相關(guān)數(shù)據(jù)信息傳送至輸入轉(zhuǎn)換模塊15，并最終傳入控制器18。本發(fā)明可以通過控制器18來設(shè)定運動平臺1的期望位姿軌跡，并將相關(guān)信息傳送至輸入轉(zhuǎn)換模塊14，通過輸入轉(zhuǎn)換模塊14控制氣動控制閥組件A12和氣動控制閥組件B13分別向氣缸3和三根氣動肌肉2提供，實現(xiàn)運動平臺1的設(shè)定位姿軌跡。
[0037]以上所述僅是本發(fā)明的較佳實施方式，故凡依本發(fā)明專利申請范圍所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或修飾，均包括于本發(fā)明專利申請范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，包括運動平臺(1)，固定平臺(4)以及控制箱(10)，所述固定平臺(4)固定設(shè)于控制箱(10)上，其特征在于:所述運動平臺(1)與固定平臺(4)之間設(shè)有氣動驅(qū)動裝置，所述氣動驅(qū)動裝置由控制箱(10)控制操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述氣動驅(qū)動裝置包括氣缸(3)和三根氣動肌肉(2)，所述氣缸(3)—端固定于固定平臺(4)的中央位置，所述氣缸(3)的輸出軸與運動平臺(1)鉸接，所述三根氣動肌肉(2)分布于氣缸(3)周圍，氣動肌肉(2)兩端分別與運動平臺(1)和固定平臺(4)鉸接，所述氣缸(3)和氣動肌肉(2)由控制箱(10)提供氣源并控制驅(qū)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述控制箱(10)包括箱體和設(shè)于箱體內(nèi)的氣動三聯(lián)件(11)、氣動控制閥組件A (12)、氣動控制閥組件B (13)、輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)、輸入轉(zhuǎn)換模塊(15)、電源(16)以及控制器(18);所述氣動三聯(lián)件(11)通過氣管分別連接外氣源、氣動控制閥組件A (12)和氣動控制閥組件B(13)，所述氣動控制閥組件A (12)通過氣管分別連接三根氣動肌肉(2)的進氣ロ，所述氣動控制閥組件B(13)通過氣管與氣缸(3)的進氣ロ連接；所述電源(16)分別與輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)、輸入轉(zhuǎn)換模塊(15)以及控制器(18)電連接；所述氣動控制閥組件A (12)的控制端和氣動控制閥組件B(13)的控制端分別與輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)的輸出端電連接，輸出轉(zhuǎn)換模塊(14)的輸入端與控制器(18)的輸出端電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述氣動肌肉(2)上平行設(shè)有位移傳感器(7)，氣動肌肉(2)的出氣ロ設(shè)有壓カ傳感器(8)的壓カ檢測端ロ，所述位移傳感器(7)和壓カ傳感器(8)分別與輸入轉(zhuǎn)換模塊(15)的輸入端電連接，所述輸入轉(zhuǎn)換模塊(15)的輸出端與控制器(18)的輸入端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述氣動肌肉(2)兩端分別通過鉸鏈(5)與運動平臺(1)和固定平臺(4)鉸接；所述氣缸(3)的輸出軸通過球頭關(guān)節(jié)軸承(6)與運動平臺(1)鉸接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述氣缸(3)—端通過氣缸連接件(17)固定于固定平臺(4)的中央位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述三根氣動肌肉(2)均勻分布于以氣缸(3)為圓心的圓周上。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述鉸鏈(5)為球鉸或胡克鉸。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣動肌肉-氣缸混合驅(qū)動并聯(lián)平臺，其特征在于:所述氣缸(3)的出氣ロ設(shè)有消聲器(9)。
【文檔編號】G12B5/00GK103456371SQ201310373148
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月23日
【發(fā)明者】孫光鋒, 陶國良 申請人:浙江億太諾氣動科技有限公司