專利名稱：基于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及加載試驗(yàn)系統(tǒng)，特別是涉及一種基于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的加載系統(tǒng)、負(fù)載仿真系統(tǒng)基本上是單自由度液壓缸或液壓馬達(dá)加載，所以試驗(yàn)系統(tǒng)也都是單自由度的，尚無多自由度的加載試驗(yàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種基于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)，可以用于進(jìn)行多自由度力和力矩加載系統(tǒng)的加載試驗(yàn)，為廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)提供了一種緊湊的、理想的集成方案。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括基于由加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)、加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈、六套并聯(lián)的加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器和加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)組成的并聯(lián)六自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載機(jī)構(gòu)；基于由被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)、被加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈、多套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器和被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)組成的并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的被加載機(jī)構(gòu)；加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)安裝在地面上或其它固定平面上，加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)上面裝有一套六維力傳感器，六維力傳感器的另一面與加載連接機(jī)構(gòu)連接，支撐框架頂部下方與加載連接機(jī)構(gòu)同軸安裝被加載對象固定機(jī)構(gòu)，被加載對象固定機(jī)構(gòu)下方與被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)連接，被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)與加載連接機(jī)構(gòu)連接，支撐框架安裝在地面上或其它固定平面上。
所說的并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)為具有2～6個(gè)自由度以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，多套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器為2～6套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器。
廣義力也稱空間作用力，可分解成沿坐標(biāo)X、Y、Z軸的力Fx、Fy、Fz和繞X、Y、Z軸的力矩τx、τy、τz。本發(fā)明利用并聯(lián)六自由度電液伺服機(jī)構(gòu)輸出廣義力對承載對象進(jìn)行多自由度力和力矩同時(shí)加載，而且在輸出給定的廣義力的同時(shí)，對加載并聯(lián)六自由度機(jī)構(gòu)的位姿進(jìn)行高精度的伺服控制，可實(shí)現(xiàn)精確的同步加載。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是本發(fā)明加載機(jī)構(gòu)采用并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)，可以用于進(jìn)行多自由度力和力矩加載系統(tǒng)的加載試驗(yàn)，為廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)提供了一種緊湊的、理想的集成方案，是對傳統(tǒng)加載試驗(yàn)系統(tǒng)的突破。并且由于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)具有輸出力大、機(jī)構(gòu)剛度好、控制精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)，使得本發(fā)明具有更好的控制性能指標(biāo)，具有更廣泛的試驗(yàn)對象，并可獲得更佳的試驗(yàn)效果。可廣泛應(yīng)用于空中對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)，殼體、各類零件和材料綜合疲勞試驗(yàn)加載系統(tǒng)以及負(fù)載仿真器等的試驗(yàn)，對推動(dòng)我國高性能的復(fù)合負(fù)載仿真器、材料試驗(yàn)機(jī)等裝備研制具有重要實(shí)際價(jià)值，對發(fā)展我國工業(yè)生產(chǎn)、國民經(jīng)濟(jì)和國防軍事建設(shè)起到重要作用。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式
如附圖所示，本發(fā)明包括基于由加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)7、加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈8、六套并聯(lián)的加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器6和加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9組成的并聯(lián)六自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載機(jī)構(gòu)5，基于由被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)14、被加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈12、多套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器13和被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11組成的并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的被加載機(jī)構(gòu)10；加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)7安裝在地面上或其它固定平面上，加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9上面裝有一套六維力傳感器4，六維力傳感器4的另一面與加載連接機(jī)構(gòu)3連接，支撐框架1頂部下方與加載連接機(jī)構(gòu)3同軸安裝被加載對象固定機(jī)構(gòu)2，被加載對象固定機(jī)構(gòu)2下方與被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)14連接，被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11與加載連接機(jī)構(gòu)3連接，支撐框架1安裝在地面上或其它固定平面上。
所說的并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)為具有2～6個(gè)自由度以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，多套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器13為2～6套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器13。
本發(fā)明的工作原理如下本發(fā)明中加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9通過加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈8、并聯(lián)安裝的六套線性執(zhí)行器6與加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)7連接，并由并聯(lián)安裝的六套線性執(zhí)行器6驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行空間六自由度運(yùn)動(dòng)，同時(shí)輸出廣義力。
被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11通過被加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈12、被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器13與被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)14連接，并且由并聯(lián)安裝的多個(gè)被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器13驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行空間多自由度的運(yùn)動(dòng)。
廣義加載機(jī)構(gòu)5可在保持加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9為任意位姿時(shí)對被加載機(jī)構(gòu)10進(jìn)行廣義加載，而且可以在輸出給定的廣義力的同時(shí)，對加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9的位姿進(jìn)行高精度的伺服控制，精確跟隨被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)同步加載。安裝在加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9上的六維力傳感器4檢測廣義加載機(jī)構(gòu)5施加在被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11上的廣義力，進(jìn)行力伺服控制。并且在加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9上安裝姿態(tài)傳感器以構(gòu)成位姿大閉環(huán)，實(shí)現(xiàn)對被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11的同步加載。
靜態(tài)加載時(shí)，被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11模擬被加載對象的表面，運(yùn)動(dòng)到某個(gè)位姿，加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9也運(yùn)動(dòng)到對應(yīng)的位姿并進(jìn)行廣義加載；動(dòng)態(tài)加載時(shí)，被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)11根據(jù)給定的信號進(jìn)行自主運(yùn)動(dòng)，加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)9精確跟隨被加載活動(dòng)平臺(tái)11的運(yùn)動(dòng)，同時(shí)輸出廣義力，進(jìn)行廣義同步加載。
權(quán)利要求
1.一種基于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)，包括基于由加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)(7)、加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈(8)、六套并聯(lián)的加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器(6)和加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)(9)組成的并聯(lián)六自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載機(jī)構(gòu)(5)，基于由被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)(14)、被加載機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)鉸鏈(12)、多套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器(13)和被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)(11)組成的并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的被加載機(jī)構(gòu)(10)；其特征在于加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)(7)安裝在地面上或其它固定平面上，加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)(9)上面裝有一套六維力傳感器(4)，六維力傳感器(4)的另一面與加載連接機(jī)構(gòu)(3)連接，支撐框架(1)頂部下方與加載連接機(jī)構(gòu)(3)同軸安裝被加載對象固定機(jī)構(gòu)(2)，被加載對象固定機(jī)構(gòu)(2)下方與被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)(14)連接，被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)(11)與加載連接機(jī)構(gòu)(3)連接，支撐框架(1)安裝在地面上或其它固定平面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于所說的并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)為具有2～6個(gè)自由度以上的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，多套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器(13)為2～6套并聯(lián)的被加載機(jī)構(gòu)線性執(zhí)行器(13)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載試驗(yàn)系統(tǒng)。包括基于并聯(lián)六自由度機(jī)構(gòu)的廣義加載機(jī)構(gòu)，基于并聯(lián)多自由度機(jī)構(gòu)的被加載機(jī)構(gòu)。加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)安裝在地面上或其它固定平面上，加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)上面裝有一套六維力傳感器，六維力傳感器的另一面與加載連接機(jī)構(gòu)連接，支撐框架頂部下方與加載連接機(jī)構(gòu)同軸安裝被加載對象固定機(jī)構(gòu)，被加載對象固定機(jī)構(gòu)下方與被加載機(jī)構(gòu)固定平臺(tái)連接，被加載機(jī)構(gòu)活動(dòng)平臺(tái)與加載連接機(jī)構(gòu)連接，支撐框架安裝在地面上或其它固定平面上。本發(fā)明提供了一種緊湊的、理想的集成方案，可用于空中對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)，殼體、各類零件和材料綜合疲勞試驗(yàn)加載系統(tǒng)以及負(fù)載仿真器等的試驗(yàn)。
文檔編號F15B19/00GK1546876SQ20031010900
公開日2004年11月17日 申請日期2003年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月29日
發(fā)明者王宣銀, 程佳, 賈光政, 劉榮 申請人:浙江大學(xué)