專利名稱：六自由度姿態調整平臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種姿態調整平臺，特別涉及一種六自由度調整平臺。
背景技術：
在飛行模擬器、半導體制造、精密機械加工、生物醫藥、光學和光纖對準以及智能機器人的肢體活動等領域中，使用各種精密定位平臺。如光纖無源器件中的光纖分路器在生產中，就需要使用六維調節架將分路器芯片和光纖陣列端頭對準封裝，目前所使用的調節架不論手動還是自動的均主要以串聯結構的調節架為主，而串聯結構相對于并聯結構來說其缺點是位置誤差是各個自由度的積累，剛度低，慣性大，這使得要求較高的串聯結構的調節架生產困難，國內用于PLC型光分路器生產的精密調節架基本為國外的產品所壟斷，對穩定性、可靠性和高精度的較高要求是原因之一。斯特沃特(Stewart)平臺結構是典型的并聯結構型六維調節裝置，其是通過六個支撐構件將上下平臺連接而成，在每個支撐構件上安置有長度伸縮驅縮裝置。其位置誤差是各個自由度誤差的平均值，且具有剛度高、慣量小的特點，目前廣泛用在機器人、航空航天、機械加工、輪廓測量、汽車、醫療等多個領域。但現有的斯特沃特(Stewart)上安置的傳感器以電阻應變片或壓電材料為主，其動態范圍小、靈敏度低，使斯特沃特(Stewart)平臺結構的六維姿態調整平臺承載力動態范圍低、精度差，并且易受電磁干擾，限制了其推廣使用。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足，提供一種六自由度姿態調整平臺。本發明結構簡單、設計合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、壽命長、靈敏度高、 具有良好的抗電磁干擾能力以及良好的穩定性和可靠性，具有推廣價值。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是六自由度姿態調整平臺，其特征在于包括運動平臺、固定平臺和連接運動平臺與固定平臺的六個支撐構件，每個支撐構件的上下端分別通過鉸鏈將運動平臺和固定平臺連接，每個支撐構件上至少包含一個驅動裝置，所述驅動裝置包括驅動部件、上殼體和與上殼體滑動配合的下殼體，所述上殼體上設置有伸縮桿，所述驅動部件設置在下殼體內壁上，所述伸縮桿連接有長度感測部件，所述長度感測部件為一曲線型支架，在所述曲線形支架上的相對兩側布設有多個A側變形齒和多個 B側變形齒，多個A側變形齒和多個B側變形齒之間呈交錯布設且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道，A側變形齒和B側變形齒對應布設在信號光纖兩側，所述曲線形支架的兩端分別固定上殼體和下殼體上，所述信號光纖連接有對信號光纖中的光信號功率變化量進行同步測試的測試單元，所述測試單元連接有處理單元。上述的六自由度姿態調整平臺，所述支撐構件上還設置有力值感測部件，所述力值感測部件也是兩端分別固定在上殼體和下殼體上的曲線型支架，在所述曲線形支架上的相對兩側布設有多個A側變形齒和多個B側變形齒，多個A側變形齒和多個B側變形齒之間呈交錯布設且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖穿過的曲線形通道，A側變形齒和B側變形齒對應布設在信號光纖兩側。上述的六自由度姿態調整平臺，所述曲線型支架由曲線型殼體構成，多個A側變形齒和多個B側變形齒對應布設在曲線形殼體的內壁上。上述的六自由度姿態調整平臺，所述的構成長度感測部件的曲線形殼體的一端固定于上殼體內壁，曲線形殼體的另一端與一輔助彈簧的一端固定在一起，輔助彈簧的另一端固定于驅動部件上。上述的六自由度姿態調整平臺，所述曲線型殼體兩端的信號光纖安裝有光反射裝置。上述的六自由度姿態調整平臺，所述曲線型支架為彈簧，A側變形齒和B側變形齒對應布設在彈簧中相鄰兩圈彈簧絲之間。上述的六自由度姿態調整平臺，所述信號光纖與測試單元之間設置有光開關。上述的六自由度姿態調整平臺，所述驅動部件為液壓缸、氣壓缸、直流電機或伺服電機。本發明與現有技術相比具有以下優點1、結構簡單、加工制作簡便、投入成本低且使用方式靈活、靈敏度高。2、該裝置能方便進行六維姿態的調整，具有結構精巧、適應性強、精度高、穩定性好、剛度高、動態性能好的優點，可適用于智能機器人、自動檢測、控制和加工制造領域等多個方面。3、根據力值感測部件的測試結果，可以感知該裝置的所受到的六維力的狀態，為上一級控制單元提供數據基礎，防止過載時間的發生，保證本裝置的安全運行。4、本裝置采用光纖傳感和傳輸信號使本裝置具有較好的抗電磁干擾能力，具有較廣的應用范圍。綜上所述，本發明結構簡單、設計合理、加工制作方便、成本低且使用方式靈活、靈敏度高、使用效果好，有良好的抗電磁干擾能力，具有推廣價值。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
圖1為本發明實施例1的結構示意圖。 圖2為本發明曲線型殼體的結構示意圖。 圖3為本發明實施例1中驅動裝置的結構示意圖。 圖4為本發明曲線型殼體的內部結構示意圖。 圖5為本發明實施例2的結構示意圖。 圖6為本發明實施例2的彈簧結構示意圖。 圖7為本發明實施例2中驅動裝置結構示意圖。 圖8為本發明實施例3的結構示意圖。 圖9為本發明實施例4的結構示意圖。 圖10為本發明實施例5的結構示意圖。 附圖標記說明
I-光纜；5-測試單元；11-運動平臺；16-固定平臺；
4-1-A側變形齒； 7-處理單元； 12-力值感測部件; 17-鉸鏈； 21-下殼體； 24-驅動電機； 33-信號光纖； 38-彈簧；
4-2-B側變形齒； 10-支撐構件； 15-驅動部件； 19-曲線型殼體； 22-輔助彈簧； 25-控制裝置； ；35_光開關； 46-光反射裝置。20-上殼體23-伸縮桿26-連接線 36-長度感測部件；
具體實施例方式實施例1如圖1、圖2、圖3和圖4所示的一種六自由度姿態調整平臺，包括運動平臺11、固定平臺16和連接運動平臺11與固定平臺16的六個支撐構件10，每個支撐構件10的上下端分別通過鉸鏈17將運動平臺11和固定平臺16連接，每個支撐構件10上至少包含一個驅動裝置，所述驅動裝置包括驅動部件15、上殼體20和與上殼體20滑動配合的下殼體21， 所述上殼體20上設置有伸縮桿23，所述驅動部件15設置在下殼體21內壁上，所述伸縮桿 23連接有長度感測部件36，所述長度感測部件36為一曲線型支架，在所述曲線形支架上的相對兩側布設有多個A側變形齒4-1和多個B側變形齒4-2，多個A側變形齒4-1和多個B 側變形齒4-2之間呈交錯布設且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖33穿過的曲線形通道，A側變形齒4-1和B側變形齒4-2對應布設在信號光纖33兩側，所述曲線形支架的兩端分別固定上殼體20和下殼體21上，所述信號光纖33連接有對信號光纖33中的光信號功率變化量進行同步測試的測試單元5，所述測試單元5連接有處理單元7。本實施例中，曲線形支架式由曲線形殼體19構成，多個A側變形齒4-1和多個B 側變形齒4-2對應布設在曲線形殼體19的內壁上。驅動部件15為驅動電機M，所述驅動電機M通過連接線沈連接有控制驅動電機M的控制裝置25，上殼體20和與之滑動配合下殼體21分別連接著支撐構件10的兩個部分，上下殼體內是驅動電機M、伸縮桿23以及兩端分別固定在上殼體20內壁和驅動電機M上的曲線形殼體19，驅動電機M固定于下殼體21的內壁上，伸縮桿23在驅動電機M的驅動下伸長或縮短，從而使支撐構件10的長度變化，又使曲線形殼體19的長度變化，從而使布設于曲線形殼體19內的A、B兩側變形齒間的距離改變，導致夾持于A、B兩側變形齒間的信號光纖33的彎曲曲率變化，使傳輸于信號光纖33內的光信號的功率變化，通過光纜1測試單元5測得該變化信號并傳遞給處理單元 7，處理單元7經計算得到曲線形殼體19的長度變化狀態，并推算出伸縮桿23狀體變化，然后得出支撐構件10的長度變化，通過確定六個支撐構件10的長度狀態，使運動平臺11的姿態進行了調整。一種優選的做法是在支撐構件10上還安置有力值感測部件12，以便確定六維姿態調整平臺各個支撐構件10的受力狀態，防止過載而損壞。優選的做法是力值感測部件12 是另一兩端固定于支撐構件10上的曲線形支架，在所述曲線形支架上的相對兩側布設有多個A側變形齒4-1和多個B側變形齒4-2，多個A側變形齒4-1和多個B側變形齒4_2之間呈交錯布設且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖33穿過的曲線形通道，A側變形齒4-1和B側變形齒4-2對應布設在信號光纖33兩側。本實施例中，力值感測部件12中的曲線形支架也采用的是曲線形殼體19。所述的驅動部件15也可以是液壓缸、氣壓缸、直線電機、伺服電機。一種優選的做法是長度感測部件36和力值感測部件12中的曲線形殼體19兩端的信號光纖33上安裝有光反射裝置46，從而使測試單元5在測試時消除光源、探測器和關系鏈路的性能變化或衰減變化的影響，進一步提高測試精度。所述的光反射裝置46可以是光反射鏡、光纖光柵或包含光反射氣泡的光纖。所述信號光纖33為外部包有多層保護層的光纖，所述信號光纖33為外部包有多層光纖保護層的光纖，如緊套光纖、碳涂覆光纖、聚酰亞胺涂覆光纖等；所述信號光纖33也可以是塑料光纖、多芯光纖、細徑光纖或光子晶體光纖；或是多根信號光纖33并排夾持在A 側變形齒4-1和B側變形齒4-2之間，或是多根信號光纖33通過樹脂合并為信號光纖束或信號光纖帶。所述信號光纖33外部包覆有一層防水材料層，如防水油膏，可進一步防止水分子對信號光纖33的侵蝕，延長了信號光纖33的使用壽命。實施例2如圖5、圖6、圖7所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述曲線形支架為彈簧 38，A側變形齒4-1和B側變形齒4-2對應布設在彈簧38中相鄰相鄰兩圈彈簧絲之間，且 A側變形齒4-1和B側變形齒4-2相互交錯布設。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例3如圖8所示，本實施例中，與實施例1不同的是所述的構成長度感測部件36的曲線形殼體19的一端固定于上殼體20內壁，曲線形殼體19的另一端與一輔助彈簧22的一端固定在一起，輔助彈簧22的另一端固定于驅動電機M上，這可以使曲線形殼體19具有更大的長度測試動態范圍。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例 1相同。實施例4如圖9所示，本實施例中，與實施例1不同的是多個支撐構件10上的多個曲線形殼體19串聯在一根信號光纖33上，并通過光纜1接測試單元5，這時測試單元5的優選采用OTDR監測儀器，可以同時測試多個曲線形殼體19的狀態，一種優選的做法是在每個曲線形殼體19兩端安置有光反射裝置46，通過監測光反射裝置46的反射光的功率大小計算出每個曲線形殼體19的損耗，并可以消除光源、探測器以及光纜等部分的變化的影響。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。實施例5如圖10所示，本實施例中，與實施例1不同的是光纜1通過光開關35與測試單元5連接，光開關35在處理單元7的控制下，分別對每一個曲線形殼體19進行測試，達到對多個曲線形殼體19的同時監測。本實施例中，其余部分的結構、連接關系和工作原理均與實施例1相同。以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變換，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。
權利要求
1.六自由度姿態調整平臺，其特征在于包括運動平臺(11)、固定平臺(16)和連接運動平臺(11)與固定平臺(16)的六個支撐構件(10)，每個支撐構件(10)的上下端分別通過鉸鏈(17)將運動平臺(11)和固定平臺(16)連接，每個支撐構件(10)上至少包含一個驅動裝置，所述驅動裝置包括驅動部件(1 、上殼體00)和與上殼體00)滑動配合的下殼體 (21)，所述上殼體00)上設置有伸縮桿(23)，所述驅動部件(1 設置在下殼體內壁上，所述伸縮桿連接有長度感測部件(36)，所述長度感測部件(36)為一曲線型支架， 在所述曲線形支架上的相對兩側布設有多個A側變形齒(4-1)和多個B側變形齒0-2)，多個A側變形齒(4-1)和多個B側變形齒(4- 之間呈交錯布設且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖(3 穿過的曲線形通道，A側變形齒(4-1)和B側變形齒(4- 對應布設在信號光纖(3 兩側，所述曲線形支架的兩端分別固定上殼體OO)和下殼體上，所述信號光纖(3 連接有對信號光纖(3 中的光信號功率變化量進行同步測試的測試單元 (5)，所述測試單元( 連接有處理單元(7)。
2.根據權利要求1所述的六自由度姿態調整平臺，其特征在于所述支撐構件(10) 上還設置有力值感測部件(12)，所述力值感測部件(1 也是兩端分別固定在上殼體OO) 和下殼體上的曲線型支架，在所述曲線形支架上的相對兩側布設有多個A側變形齒 (4-1)和多個B側變形齒(4-2)，多個A側變形齒(4-1)和多個B側變形齒(4-2)之間呈交錯布設且二者的頭部間形成供一個或多個信號光纖(3 穿過的曲線形通道，A側變形齒 (4-1)和B側變形齒(4- 對應布設在信號光纖(3 兩側。
3.根據權利要求1或2所述的六自由度姿態調整平臺，其特征在于所述曲線型支架由曲線型殼體(19)構成，多個A側變形齒(4-1)和多個B側變形齒(4-2)對應布設在曲線形殼體(19)的內壁上。
4.根據權利要求3所述的六自由度姿態調整平臺，其特征在于所述的構成長度感測部件(36)的曲線形殼體(19)的一端固定于上殼體OO)內壁，曲線形殼體(19)的另一端與一輔助彈簧02)的一端固定在一起，輔助彈簧02)的另一端固定于驅動部件(15)上。
5.根據權利要求3所述的六自由度姿態調整平臺，其特征在于所述曲線型殼體(19) 兩端的信號光纖(33)安裝有光反射裝置06)。
6.根據權利要求1或2所述的六自由度姿態調整平臺，其特征在于所述曲線型支架為彈簧(38)，A側變形齒(4-1)和B側變形齒(4- 對應布設在彈簧(38)中相鄰兩圈彈簧絲之間。
7.根據權利要求1所述的六自由度姿態調整平臺，其特征在于所述信號光纖(33)與測試單元( 之間設置有光開關(35)。
8.根據權利要求1所述的六自由度姿態調整平臺，其特征在于所述驅動部件(15)為液壓缸、氣壓缸、直流電機或伺服電機。
全文摘要
本發明公開了一種六自由度姿態調整平臺，包括運動平臺、固定平臺和連接運動平臺與固定平臺的六個支撐構件，每個支撐構件的上下端分別通過鉸鏈將運動平臺和固定平臺連接，每個支撐構件上至少包含一個驅動裝置，驅動裝置包括驅動部件、上殼體和與上殼體滑動配合的下殼體，上殼體上設置有伸縮桿，驅動部件設置在下殼體內壁上，伸縮桿連接有長度感測部件，長度感測部件為一曲線型支架，在曲線形支架上的相對兩側布設有多個A側變形齒和多個B側變形齒，A側變形齒和B側變形齒對應布設在信號光纖兩側，信號光纖連接有測試單元，測試單元連接有處理單元。本發明結構簡單、設計合理、具有良好的抗電磁干擾能力以及良好的穩定性和可靠性。
文檔編號F16M11/04GK102486250SQ201010573830
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者杜兵 申請人:西安金和光學科技有限公司