專利名稱：：機(jī)械協(xié)調(diào)冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種驅(qū)動(dòng)裝置，具體地說(shuō)，是涉及一種具有機(jī)械協(xié)調(diào)的多輸入單輸出且具有差動(dòng)輸出能力和容錯(cuò)功能的無(wú)過(guò)約束驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
：大型重載多自由度裝備越來(lái)越多地被用作運(yùn)動(dòng)模擬器來(lái)模擬地震、海浪以及飛行器的空間多維運(yùn)動(dòng)，特別是作為大型地震模擬器，為了保證使用壽命并可獲得強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)源被限制在液壓驅(qū)動(dòng)上，多采用大型伺服油缸的冗余支鏈驅(qū)動(dòng)，并配備大型蓄能裝置(N.Ogawa,K.Ohtani,T.KatayamaandH.Shibata.Constructionofathree-dimensional,large-scaleshakingtableanddevelopmentofcoretechnology.PhilosophicalTransactions!Mathematical,PhysicalandEngineeringSciences.2001,359(1786):1725-1751.)。這種液壓的驅(qū)動(dòng)方式會(huì)帶來(lái)兩個(gè)方面的問(wèn)題一是液壓系統(tǒng)的使用具有一定的局限性，大型伺服油缸驅(qū)動(dòng)需配備大型蓄能裝置，導(dǎo)致設(shè)備龐大，制造、維護(hù)費(fèi)用高，液壓油易泄漏造成控制精度降低、環(huán)境污染，內(nèi)部摩擦力大導(dǎo)致傳動(dòng)效率降低、浪費(fèi)能源，液壓油對(duì)溫度和塵土敏感使之不能在高溫、低溫或灰塵多的工作環(huán)境下工作；另一方面液壓系統(tǒng)不利于實(shí)時(shí)控制，其具有較大的時(shí)滯已是不爭(zhēng)的事實(shí)，液壓系統(tǒng)中的力矩馬達(dá)和銜鐵的慣性、液壓油的泄漏和壓縮以及剛體和油管的膨脹是三個(gè)導(dǎo)致時(shí)滯的主要原因，并通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)時(shí)滯時(shí)間在低頻(1Ηζ-3Ηζ)時(shí)約為65ms，且隨頻率增大(大于4Hz)時(shí)滯也相應(yīng)增大，使得控制指令不能很好的完成(王向英.結(jié)構(gòu)地震模擬振動(dòng)臺(tái)混合試驗(yàn)方法研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2010.)，產(chǎn)生較大的誤差，甚至影響控制的穩(wěn)定性。由于時(shí)滯的影響不能從液壓系統(tǒng)硬件方面進(jìn)行徹底的解決，一些學(xué)者分別采用移相法、泰勒級(jí)數(shù)展開法和預(yù)估狀態(tài)向量法對(duì)液壓系統(tǒng)時(shí)滯進(jìn)行補(bǔ)償，這些研究雖使得時(shí)滯的不利影響有了一定的改善，但也大大提高了控制的復(fù)雜度，增加了控制計(jì)算中的負(fù)擔(dān)，減弱了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，不具備實(shí)際意義。雖然伺服電機(jī)無(wú)上述缺點(diǎn)，但大扭矩、大功率電機(jī)研發(fā)困難，造價(jià)高昂，導(dǎo)致基于大電機(jī)驅(qū)動(dòng)的重載設(shè)備很難形成產(chǎn)品推向市場(chǎng)(趙升噸，張志遠(yuǎn)，何予鵬.機(jī)械壓力機(jī)交流伺服電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)方式合理性探討[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)2004，39(006)，19-23.)。而多個(gè)小功率電機(jī)并行驅(qū)動(dòng)會(huì)因?yàn)橄到y(tǒng)誤差、剛性連接等原因，造成較大的內(nèi)力，導(dǎo)致傳動(dòng)部件壽命縮短，甚至損壞系統(tǒng)。中國(guó)專利申請(qǐng)CN101916520A公開了一種并聯(lián)式六維輸出二十八輸入冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)模擬器，涉及到一種兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)的冗余容錯(cuò)接口模塊，但該接口模塊不具備多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的能力，正如該專利所述，若采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，需要增加桿件組，而過(guò)多地增加桿件必然導(dǎo)致傳動(dòng)鏈變長(zhǎng)且機(jī)構(gòu)復(fù)雜，降低了傳動(dòng)支鏈的剛度，增加了數(shù)學(xué)模型和控制的復(fù)雜度?，F(xiàn)有技術(shù)中使用冗余驅(qū)動(dòng)支鏈提高大型重載裝備的驅(qū)動(dòng)能力，但并未解決冗余支鏈過(guò)約束所引起的問(wèn)題，系統(tǒng)也不具備協(xié)調(diào)冗余驅(qū)動(dòng)支鏈間受力不均勻的容錯(cuò)模塊。無(wú)論是液壓的冗余驅(qū)動(dòng)還是電機(jī)的冗余驅(qū)動(dòng)，都存在冗余驅(qū)動(dòng)引起的過(guò)約束問(wèn)題。過(guò)約束對(duì)系統(tǒng)的變形和制造、裝配及控制誤差敏感，其存在對(duì)系統(tǒng)的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面1)導(dǎo)致構(gòu)件及運(yùn)動(dòng)副元素在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的強(qiáng)制變形，使運(yùn)動(dòng)副中的作用力急劇增大，機(jī)械效率降低；還使運(yùn)動(dòng)服的磨損加快，降低機(jī)械工作的可靠性、精度和使用壽命；2)要求各部件具有較高的制造精度、裝配精度和結(jié)構(gòu)剛度，提高了制造、設(shè)置拆卸的難度和成本；幻對(duì)控制精度要求較高，不允許地位對(duì)等的約束任何一方出現(xiàn)運(yùn)行故障，也不允許出現(xiàn)較大的控制誤差，提高了控制系統(tǒng)的成本和難度。一般的電氣機(jī)械驅(qū)動(dòng)單元?jiǎng)偠容^大，當(dāng)存在系統(tǒng)誤差或控制誤差時(shí)，各冗余驅(qū)動(dòng)單元間的受力不均衡，為避免該缺陷，現(xiàn)有技術(shù)需使用力反饋控制，而在重載、高速場(chǎng)合必須使用動(dòng)力特性好、承載能力強(qiáng)的力傳感器，且控制算法復(fù)雜并引入新的非線性化因素，導(dǎo)致控制難度和制造成本大幅度提高，控制的穩(wěn)定性和魯棒性下降。液壓冗余驅(qū)動(dòng)雖因液壓油的非絕對(duì)不可壓縮性和低剛性而對(duì)過(guò)約束表現(xiàn)出一定的容忍性，但一旦出現(xiàn)大的誤差和地位對(duì)等的驅(qū)動(dòng)源中有一個(gè)或幾個(gè)出現(xiàn)故障，也必然造成各冗余驅(qū)動(dòng)單元間的受力不均衡，以致影響部件壽命，甚至損壞部件造成設(shè)備傾覆等災(zāi)難性事故。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于電機(jī)控制的具有機(jī)械協(xié)調(diào)的多輸入單輸出且具有差動(dòng)輸出能力和容錯(cuò)功能的驅(qū)動(dòng)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種機(jī)械協(xié)調(diào)冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)裝置，包括基座和可活動(dòng)地安裝在基座內(nèi)的一個(gè)輸出滑塊，還包括安裝在基座上的η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，η為自然數(shù)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元包括兩個(gè)電機(jī)、兩條平行的絲杠和兩個(gè)螺母，每條絲杠均垂直穿過(guò)所述輸出滑塊，絲杠的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座上，另一端與一個(gè)電機(jī)相連接；兩個(gè)螺母分別與兩條絲杠相配合，每個(gè)螺母均與所述輸出滑塊相連接，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的兩個(gè)螺母之間還連接有一個(gè)協(xié)調(diào)裝置；所述電機(jī)固定安裝在基座上。優(yōu)選地，所述螺母通過(guò)軸承與所述輸出滑塊相連接。優(yōu)選地，所述基座包括上、下底板和左、右側(cè)板，所述輸出滑塊與左、右側(cè)板相平行，所述絲杠的兩端分別穿設(shè)在左、右側(cè)板中，所述電機(jī)均固定安裝在右側(cè)板上。進(jìn)一步地，還包括一根輸出桿，輸出桿的一端與所述輸出滑塊相連接，輸出桿的另一端穿過(guò)左側(cè)板伸到基座以外。優(yōu)選地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩條絲杠一內(nèi)一外并排布置，分為內(nèi)側(cè)絲杠和外側(cè)絲杠，與內(nèi)側(cè)絲杠相配合的螺母為內(nèi)側(cè)螺母，與內(nèi)側(cè)絲杠相連接的電機(jī)為內(nèi)側(cè)電機(jī)；與外側(cè)絲杠相配合的螺母為外側(cè)螺母，與外側(cè)絲杠相連接的電機(jī)為外側(cè)電機(jī)。進(jìn)一步地，所述協(xié)調(diào)裝置包括兩個(gè)相嚙合的協(xié)調(diào)齒輪，其中內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪與所述內(nèi)側(cè)螺母固定連接，外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪與所述外側(cè)螺母固定連接。進(jìn)一步地，所述η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元上下層疊布置，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪上下嚙合；相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪也上下嚙合。進(jìn)一步地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的外側(cè)電機(jī)并聯(lián)在第一控制支路上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)側(cè)電機(jī)并聯(lián)在第二控制支路上。本發(fā)明由η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元(η為自然數(shù))與同一輸出滑塊相連，由輸出滑塊輸出驅(qū)動(dòng)力，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元由并行驅(qū)動(dòng)的電機(jī)、簡(jiǎn)單并聯(lián)的絲杠、配套的螺母和協(xié)調(diào)裝置構(gòu)成，可以實(shí)現(xiàn)如下功能或達(dá)到如下效果1.本發(fā)明具有冗余驅(qū)動(dòng)的能力。當(dāng)給予所有電機(jī)相同的控制信號(hào)時(shí)，可以同步輸出，以冗余輸入的方式獲得大的驅(qū)動(dòng)力，理論上可以無(wú)限并聯(lián)電機(jī)，獲得極大驅(qū)動(dòng)力，與液壓驅(qū)動(dòng)相比，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、無(wú)液壓油污染、無(wú)內(nèi)部摩擦力、傳動(dòng)效率高、不受溫度等外界條件影響、減小設(shè)備空間、控制簡(jiǎn)單且可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。2.本發(fā)明具有機(jī)械協(xié)調(diào)容錯(cuò)和無(wú)過(guò)約束的功能。與冗余驅(qū)動(dòng)支鏈相比，本驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，協(xié)調(diào)裝置可以對(duì)每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中兩根絲杠的不同步運(yùn)動(dòng)進(jìn)行協(xié)調(diào)，解決了過(guò)約束對(duì)系統(tǒng)造成的影響，對(duì)設(shè)備制造、裝配及控制精度無(wú)苛刻要求，使設(shè)備制造和裝配容易，控制系統(tǒng)中也無(wú)須價(jià)格昂貴的力傳感器，進(jìn)一步降低了成本、簡(jiǎn)化了控制，同時(shí)避免了指令誤差、系統(tǒng)誤差引起的不同步所產(chǎn)生的內(nèi)力，從而也提高了傳動(dòng)效率，避免因內(nèi)力而產(chǎn)生的故障，使得所驅(qū)動(dòng)設(shè)備的安全性和可靠性得到保證。3.本發(fā)明具有差動(dòng)輸出的功能。由于協(xié)調(diào)裝置的作用，以及每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的同側(cè)電機(jī)均并聯(lián)在同一條控制支路上，受控于同一指令，所有驅(qū)動(dòng)單元中兩側(cè)電機(jī)可以在電機(jī)允許的范圍內(nèi)以任何速度組合形成差動(dòng)輸出。當(dāng)所有驅(qū)動(dòng)單元中兩側(cè)電機(jī)均高速運(yùn)行且速度相近時(shí)，差動(dòng)輸出為低速運(yùn)行，此運(yùn)行狀態(tài)可以避免電機(jī)的低速爬行；兩側(cè)電機(jī)速度組合還可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)行不換向而輸出滑塊換向的運(yùn)行方式，此運(yùn)行方式可以避免電機(jī)反向間隙產(chǎn)生的誤差和沖擊；兩側(cè)電機(jī)可以以一側(cè)加速另一側(cè)減速的速度組合方式實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本發(fā)明一種具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的實(shí)施例示意圖。圖2為本發(fā)明一種具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的實(shí)施例示意圖。圖3為本發(fā)明一種具有η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的實(shí)施例示意圖。具體實(shí)施例方式如圖1所示，本實(shí)施例為具有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的機(jī)械協(xié)調(diào)冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)裝置，具體包括基座1、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元和可活動(dòng)地安裝在基座1內(nèi)的一個(gè)輸出滑塊6。每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元包括兩個(gè)電機(jī)、兩條平行的絲杠和兩個(gè)螺母，每條絲杠均垂直穿過(guò)輸出滑塊6。在本優(yōu)選實(shí)施例中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩條絲杠一內(nèi)一外并排布置，其中第一驅(qū)動(dòng)單元包括外側(cè)絲杠311、內(nèi)側(cè)絲杠312、外側(cè)電機(jī)211、內(nèi)側(cè)電機(jī)212、外側(cè)螺母411和內(nèi)側(cè)螺母412，外側(cè)絲杠311的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與外側(cè)電機(jī)211相連接，外側(cè)螺母411與外側(cè)絲杠311螺紋配合；內(nèi)側(cè)絲杠312的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與內(nèi)側(cè)電機(jī)212相連接，內(nèi)側(cè)螺母412與內(nèi)側(cè)絲杠312螺紋配合。第二驅(qū)動(dòng)單元包括外側(cè)絲杠321、內(nèi)側(cè)絲杠322、外側(cè)電機(jī)221、內(nèi)側(cè)電機(jī)222、外側(cè)螺母421和內(nèi)側(cè)螺母422，外側(cè)絲杠321的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與外側(cè)電機(jī)221相連接，外側(cè)螺母421與外側(cè)絲杠321螺紋配合；內(nèi)側(cè)絲杠322的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與內(nèi)側(cè)電機(jī)222相連接，內(nèi)側(cè)螺母422(見圖2、與內(nèi)側(cè)絲杠322螺紋配合。每個(gè)螺母411、421、412、422均通過(guò)軸承與所述輸出滑塊6相連接，所有的電機(jī)211、221、212、222均固定安裝在基座1上。第二驅(qū)動(dòng)單元層疊在第一驅(qū)動(dòng)單元的上方。每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的兩個(gè)螺母之間還連接有一個(gè)協(xié)調(diào)裝置。如圖1所示，第一驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)側(cè)螺母412與一個(gè)內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪512固定連接，外側(cè)螺母411與一個(gè)外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪511固定連接，內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪512與外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪511相嚙合，構(gòu)成本發(fā)明中的一種協(xié)調(diào)裝置。第二驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)側(cè)螺母422與一個(gè)內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪522固定連接(見圖幻，外側(cè)螺母421與一個(gè)外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪521固定連接，內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪522與外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪521也相互嚙合，構(gòu)成一種協(xié)調(diào)裝置。所述基座1包括上底板101、下底板102和左側(cè)板103、右側(cè)板104，輸出滑塊6與左、右側(cè)板103、104相平行，各絲杠的兩端分別穿設(shè)在左、右側(cè)板103、104中，所有的電機(jī)均固定安裝在右側(cè)板104上。進(jìn)一步地，還包括一根輸出桿7，輸出桿7的一端與輸出滑塊6相連接，輸出桿7的另一端穿過(guò)左側(cè)板103伸到基座以外。如圖2所示，本實(shí)施例為具有三個(gè)驅(qū)動(dòng)單元(六個(gè)電機(jī))的機(jī)械協(xié)調(diào)冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)裝置，相對(duì)于圖1所示實(shí)施例，在第二驅(qū)動(dòng)單元的上方增加了一個(gè)第三驅(qū)動(dòng)單元，第三驅(qū)動(dòng)單元包括外側(cè)絲杠331、內(nèi)側(cè)絲杠332、外側(cè)電機(jī)231、內(nèi)側(cè)電機(jī)232、外側(cè)螺母431和內(nèi)側(cè)螺母(圖中未顯示)，外側(cè)絲杠331和內(nèi)側(cè)絲杠332垂直穿過(guò)輸出滑塊6。外側(cè)絲杠331的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與外側(cè)電機(jī)231相連接，外側(cè)螺母431與外側(cè)絲杠331螺紋配合；內(nèi)側(cè)絲杠332的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與內(nèi)側(cè)電機(jī)232相連接，內(nèi)側(cè)螺母與內(nèi)側(cè)絲杠332螺紋配合。外側(cè)螺母431和內(nèi)側(cè)螺母均通過(guò)軸承與所述輸出滑塊6相連接，外側(cè)電機(jī)231、內(nèi)側(cè)電機(jī)232均固定安裝在基座1上。外側(cè)螺母431與一個(gè)外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪531固定連接，內(nèi)側(cè)螺母與一個(gè)內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪(圖中未顯示)固定連接，外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪531與該內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪相嚙合。進(jìn)一步地，除同一驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)、外兩個(gè)協(xié)調(diào)齒輪相嚙合外，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元間的兩個(gè)同側(cè)協(xié)調(diào)齒輪也可以上下嚙合。比如，第一驅(qū)動(dòng)單元中的外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪511與第二驅(qū)動(dòng)單元中的外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪521上下嚙合，第一驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪512與第二驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪522上下嚙合。這樣，就相當(dāng)于在相鄰的驅(qū)動(dòng)單元之間也設(shè)置了協(xié)調(diào)裝置，以便于協(xié)調(diào)不同驅(qū)動(dòng)單元之間的同步運(yùn)動(dòng)。顯然，在本發(fā)明中，驅(qū)動(dòng)單元的數(shù)量最少可以是一個(gè)，而根據(jù)所需驅(qū)動(dòng)力的大小，驅(qū)動(dòng)單元的數(shù)量可以無(wú)限增加。如圖3所示，本實(shí)施例為具有η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元(2η個(gè)電機(jī))的機(jī)械協(xié)調(diào)冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)裝置，η為自然數(shù)，它包括基座1、輸出滑塊6、輸出桿7，以及第一至第η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，這η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元上下層疊布置，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)組成都是相同的。其中，第η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元包括外側(cè)絲杠3nl、內(nèi)側(cè)絲杠3η2、外側(cè)電機(jī)2nl、內(nèi)側(cè)電機(jī)2η2、外側(cè)螺母4nl和內(nèi)側(cè)螺母如2，外側(cè)絲杠3nl和內(nèi)側(cè)絲杠3n2垂直穿過(guò)輸出滑塊6。外側(cè)絲杠3nl的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與外側(cè)電機(jī)2nl相連接，外側(cè)螺母4nl與外側(cè)絲杠3nl螺紋配合；內(nèi)側(cè)絲杠3n2的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座1上，另一端與內(nèi)側(cè)電機(jī)2n2相連接，內(nèi)側(cè)螺母4n2與內(nèi)側(cè)絲杠3n2螺紋配合。外側(cè)螺母4nl和內(nèi)側(cè)螺母4n2均通過(guò)軸承與所述輸出滑塊6相連接，外側(cè)電機(jī)2nl、內(nèi)側(cè)電機(jī)2n2均固定安裝在基座1上。外側(cè)螺母4nl與一個(gè)外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪5nl固定連接，內(nèi)側(cè)螺母4n2與一個(gè)內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪5n2固定連接。外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪5nl與該內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪5n2相嚙合，構(gòu)成協(xié)調(diào)裝置。6本發(fā)明中的絲杠可用滾動(dòng)絲杠，也可用滑動(dòng)絲杠；協(xié)調(diào)裝置可以采用齒輪副、齒輪齒條副、連桿或其他公知的同步傳動(dòng)裝置。下面以圖1為例，說(shuō)明本發(fā)明的工作原理。連接在基座1上的電機(jī)211、212、221、222帶動(dòng)與它們相連接的絲杠311、312、321、322作純轉(zhuǎn)動(dòng)，與絲杠配套的螺母411、412、421、422把這些轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)檠亟z杠方向的平移運(yùn)動(dòng)，并由其帶動(dòng)輸出滑塊6對(duì)輸出桿7產(chǎn)生輸出運(yùn)動(dòng)。每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的外側(cè)電機(jī)211、221并聯(lián)在第一控制支路上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)側(cè)電機(jī)212、222并聯(lián)在第二控制支路上，對(duì)各驅(qū)動(dòng)單元的外側(cè)電機(jī)211、221給以同一控制信號(hào)a，對(duì)各驅(qū)動(dòng)單元的內(nèi)側(cè)電機(jī)212、222給以同一控制信號(hào)b。當(dāng)兩控制信號(hào)a和b相同，且內(nèi)、外側(cè)的絲杠、螺母分別嚴(yán)格相同時(shí)，各螺母的平移運(yùn)動(dòng)是同步的，通過(guò)輸出滑塊6把多個(gè)輸入轉(zhuǎn)化為單一輸出，可以實(shí)現(xiàn)冗余輸入，此時(shí)與各螺母固連的協(xié)調(diào)齒輪511、512、521、522無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)因某種原因(如由于干擾導(dǎo)致控制信號(hào)a和b不同或內(nèi)、外側(cè)的絲杠、螺母有螺距誤差等)造成內(nèi)、外側(cè)螺母不同步時(shí)，協(xié)調(diào)齒輪511、512、521、522可以帶動(dòng)各自相連的螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，使螺母達(dá)到重新同步，解決了運(yùn)動(dòng)過(guò)約束問(wèn)題，消除了內(nèi)力，避免了因內(nèi)力導(dǎo)致的故障，此時(shí)實(shí)現(xiàn)了容錯(cuò)功能，這是一般冗余驅(qū)動(dòng)所不能實(shí)現(xiàn)的。容錯(cuò)功能的一種極端情況是控制信號(hào)a和b在給定時(shí)人為造成不同，這里有兩種有利于提高傳動(dòng)特性的工作狀態(tài)一種是控制信號(hào)a和b均以較高的速度給定，但方向相反大小相近，可以得到輸出滑塊6低速的差動(dòng)輸出，由于電機(jī)均在高位下運(yùn)行，避免了電機(jī)的低速爬行；第二種是控制信號(hào)a以較低的速度給定而控制信號(hào)b以較高的反向速度給定，當(dāng)a側(cè)(外側(cè)電機(jī))加速而b側(cè)(內(nèi)側(cè)電機(jī))減速時(shí)，兩速度所產(chǎn)生的差動(dòng)使輸出滑塊6先減速后反向加速，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)運(yùn)行不換向而輸出滑塊換向的運(yùn)行方式，此運(yùn)行方式可以避免電機(jī)反向間隙產(chǎn)生的誤差和沖擊，同時(shí)這種運(yùn)行方式可以得到較大的加速度，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。本發(fā)明可作為對(duì)承載力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)都有較高要求的重載裝備的驅(qū)動(dòng)，使系統(tǒng)具有承載力大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、容錯(cuò)性能好、無(wú)過(guò)約束、制造成本低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。權(quán)利要求1.一種機(jī)械協(xié)調(diào)冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)裝置，包括基座和可活動(dòng)地安裝在基座內(nèi)的一個(gè)輸出滑塊，其特征是，還包括安裝在基座上的η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，η為自然數(shù)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元包括兩個(gè)電機(jī)、兩條平行的絲杠和兩個(gè)螺母，每條絲杠均垂直穿過(guò)所述輸出滑塊，絲杠的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座上，另一端與一個(gè)所述電機(jī)相連接；兩個(gè)螺母分別與兩條絲杠相配合，每個(gè)螺母均與所述輸出滑塊相連接，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的兩個(gè)螺母之間還連接有一個(gè)協(xié)調(diào)裝置；所述電機(jī)固定安裝在基座上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所述螺母通過(guò)軸承與所述輸出滑塊相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所述基座包括上、下底板和左、右側(cè)板，所述輸出滑塊與左、右側(cè)板相平行，所述絲杠的兩端分別穿設(shè)在左、右側(cè)板中，所述電機(jī)均固定安裝在右側(cè)板上。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，還包括一根輸出桿，輸出桿的一端與所述輸出滑塊相連接，輸出桿的另一端穿過(guò)左側(cè)板伸到基座以外。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩條絲杠一內(nèi)一外并排布置，分為內(nèi)側(cè)絲杠和外側(cè)絲杠，與內(nèi)側(cè)絲杠相配合的螺母為內(nèi)側(cè)螺母，與內(nèi)側(cè)絲杠相連接的電機(jī)為內(nèi)側(cè)電機(jī)；與外側(cè)絲杠相配合的螺母為外側(cè)螺母，與外側(cè)絲杠相連接的電機(jī)為外側(cè)電機(jī)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所述協(xié)調(diào)裝置包括兩個(gè)相嚙合的協(xié)調(diào)齒輪，其中內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪與所述內(nèi)側(cè)螺母固定連接，外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪與所述外側(cè)螺母固定連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，所述η個(gè)驅(qū)動(dòng)單元上下層疊布置，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)內(nèi)側(cè)協(xié)調(diào)齒輪上下嚙合；相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的兩個(gè)外側(cè)協(xié)調(diào)齒輪也上下嚙合。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征是，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的外側(cè)電機(jī)并聯(lián)在第一控制支路上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元中的內(nèi)側(cè)電機(jī)并聯(lián)在第二控制支路上。全文摘要本發(fā)明公開了一種機(jī)械協(xié)調(diào)冗余容錯(cuò)驅(qū)動(dòng)裝置，包括基座和可活動(dòng)地安裝在基座內(nèi)的一個(gè)輸出滑塊，還包括安裝在基座上的n個(gè)驅(qū)動(dòng)單元，n為自然數(shù)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元包括兩個(gè)電機(jī)、兩條平行的絲杠和兩個(gè)螺母，每條絲杠均垂直穿過(guò)所述輸出滑塊，絲杠的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在基座上，另一端與一個(gè)電機(jī)相連接；兩個(gè)螺母分別與兩條絲杠相配合，每個(gè)螺母均與所述輸出滑塊通過(guò)軸承相連接，每個(gè)驅(qū)動(dòng)單元的兩個(gè)螺母之間還連接有一個(gè)協(xié)調(diào)裝置；所述電機(jī)固定安裝在基座上。本發(fā)明可作為對(duì)承載力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)都有較高要求的重載裝備的驅(qū)動(dòng)，使系統(tǒng)具有承載力大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、容錯(cuò)性能好、無(wú)過(guò)約束、能夠差動(dòng)輸出、制造成本低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)H02K7/00GK102412657SQ20111037766公開日2012年4月11日申請(qǐng)日期2011年11月24日優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日發(fā)明者張建政,趙現(xiàn)朝,金振林,高峰申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)