(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210650631.2 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 金陵科技学院 地址 211169 江苏省南京市江宁区弘景 大 道99号 (72)发明人 郭语　葛智溶　杨建林　陈益伟　 周金宇　 (74)专利代理 机构 南京苏高专利商标事务所 (普通合伙) 32204 专利代理师 柏尚春 (51)Int.Cl. F16M 11/04(2006.01) F16M 11/14(2006.01) F16M 11/18(2006.01) H02N 2/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于二自由度超声电机的六自由度并 联运动平台 (57)摘要 本发明公开了一种基于二自由度超声电机 的六自由度并联运动平台， 包括超声电机底座模 块、 并联运动平台模块和万向旋转支承杆模块。 本发明采用超声电机与并联运动平台结合的设 计， 使上活动平台实现六个自由度的高精度瞬时 运动， 包括横向移动、 纵向移动、 升降、 俯仰、 偏航 和横滚， 解决了六自由度并联运动平台工作时不 便调节和工作精度不高的问题； 万向旋转支撑杆 模块采用上端球副， 中间燕尾滑槽配合和下端万 向节副的运动副结构， 以实现万向旋转支承 杆在 多个方向的灵活调整， 对上 活动平台起到辅助 支 撑作用， 增强结构刚度； 通过螺栓连接加装外壳 的设计， 以起到防尘、 降噪和保护内部零件的功 能。 权利要求书2页 说明书3页 附图4页 CN 115111474 A 2022.09.27 CN 115111474 A 1.一种基于二自由度超声电机的六自由度并联运动平台， 其特征在于， 包括超声电机 底座模块、 并联运动平台模块和万向旋转支承杆模块； 所述超声电机底座模块包括下固定平台(1)、 外壳(2)、 螺栓(3)和超声电机(4)， 所述下 固定平台(1)上方设置有三个相同大小的方槽和一个凸台， 圆周方向和方槽内设置有相同 大小的螺纹孔， 安装有外壳(2)和超声电机(4)， 凸台中间有通槽， 两侧设有通孔， 能够铰接 万向节连接件(15)， 所述外壳(2)内置空腔设计， 圆周方向设置有与下固定平 台(1)相同的 螺纹孔， 外壳(2)能够通过螺纹孔安装螺栓(3)来与下固定平台(1)相定位； 所述超声电机 (4)下方外壳和上方主轴均为长方体， 底面设置有螺纹孔， 使用时需将超声电机(4)的底端 装入下固定平台(1)上的方槽内， 再通过螺 栓(3)将超声电机(4)固定在上活动平台(1)上； 所述并联运动平台模块包括电机固定套管(5)、 连杆(6)、 微型滚动轴承(7)、 轴承固定 内轴(8)、 轴承固定盖(9)、 滚动中空钢球(10)、 固定盖(11)、 滚动支座(12)、 上活动平台(13) 和固定螺母(14)； 所述电机固定套管(5)下方内置空腔设计， 能够与超声电机(4)主轴相互 固定， 传输动力， 电机固定套 管(5)上方开设有通槽， 通槽两侧均开设有通孔， 电机固定套 管 (5)通过在通孔处插入轴承固定内轴(8)和轴承固定盖(9)， 使 得微型滚动轴承(7)与电机固 定套管(5)铰接在通槽内， 所述连杆(6)下方设有通孔， 使得微型滚动轴承(7)铰接在连杆 (6)下方， 此时电机固定套管(5)通过以上设计， 能够带动连杆(6)运动， 所述连杆(6)上方设 有圆柱轴段和锥形轴段， 所述滚动中空钢球(10)中间设有通孔， 所述固定盖(11)内置空腔 设计， 当连杆(6)的圆柱轴段插入滚动中空钢球(10)的通孔后， 再将固定盖(11)固定在连杆 (6)的圆柱轴段上， 通过固定盖(11)和下方锥形轴段实现连杆(6)和滚动中空钢球(10)的固 定， 所述滚动支座(12)两端分别设有球槽和 螺纹轴， 所述上活动平 台(13)下方设有三个相 同的凸台， 凸台中间设有螺纹孔， 滚动中空钢球(10)铰接在滚动支 座(12)的球槽内， 在完成 上述装配后， 滚动支座(12)能够通过螺纹轴插入上活动平台(13)， 固定螺母(14)固定在滚 动支座(12)伸出的螺纹轴上， 将滚动支座(12)与上活动平台(13)固定， 其中滚动支座(12) 能够根据使用需要调整旋转角度后， 再旋紧固定螺母(14)， 当需要完成机构整体的安装时， 在另外两侧重复以上步骤完成； 所述万向旋转支承杆模块包括万向节连接件(15)、 万向节底座(16)、 万向节内圈(17)、 万向节外圈(18)和 滚动球体(19)； 所述万向节连接件(15)四周设有圆柱， 通过圆柱铰接与 下固定平台(1)和万向节底 座(16)上， 万向节底 座(16)上方设有圆孔， 万向节内圈(17)通过 圆孔固定在万向节底座(16)上， 万向节内圈(17)的外侧上端设有燕尾凸棱， 万向节外圈 (18)的内侧设有相对应的燕 尾滑槽， 通过滑动配合使 得万向节内圈(17)与万向节外圈(18) 相互约束， 万向节外圈(18)末端设有球槽， 所述滚动球体(19)下端为球体， 上端设有螺纹 轴， 滚动球体(19)下端铰接在万向节外圈(18)末端的球槽内， 上端通过螺纹连接与上活动 平台(1)相固定， 减少上活动平台旋转时的摩擦力。 2.根据权利要求1所述的一种基于二自由度超声电机的六自由度并联运动平台， 其特 征在于： 所述驱动器采用的是二自由度超声电机， 其输出轴 具有沿轴向的平移运动自由度 和绕轴的旋转 运动自由度； 根据空间机构自由度Kutzbac h‑Grubler公式： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115111474 A 2其中M代表自由度数量， n代表总的机构数量， g代表运动副数量， fi则为第i个运动副的 相对自由度数。 计算出本发明提出的并联运动平台动平台具有6个自由度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115111474 A 3