專利名稱：一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于對具有穩(wěn)定性要求的設(shè)備進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)的裝置，特別是涉及一種通過串并聯(lián)復(fù)合方式設(shè)計的穩(wěn)定平臺的調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
目前在道路監(jiān)控、森林防火監(jiān)控、公安執(zhí)法巡邏系統(tǒng)、船舶、航空、軍工、影視拍攝等領(lǐng)域由于存在各種復(fù)雜的外部擾動，普通云臺無法穩(wěn)定的對被攝對象進行跟蹤拍攝或監(jiān)控。從而采用機電陀螺穩(wěn)定平臺系統(tǒng)。
目前，傳統(tǒng)機電穩(wěn)定系統(tǒng)其機械結(jié)構(gòu)多采用兩框架穩(wěn)定兩軸、四框架穩(wěn)定兩軸、五框架穩(wěn)定三軸等結(jié)構(gòu)形式。此種結(jié)構(gòu)通常為被穩(wěn)定平臺從內(nèi)至外層層串聯(lián)。由此而帶來的問題主要體現(xiàn)在1、機械機構(gòu)復(fù)雜；2、整機質(zhì)量較大；3、對執(zhí)行器要求高；4、機械頻率響應(yīng)提高困難；5、剛性提高困難。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡單，減少了穩(wěn)定平臺質(zhì)量，對執(zhí)行電機要求大大降低，提高了機械響應(yīng)速度，機械本體的機械固有頻率大幅提高。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置， 包括外框架及其內(nèi)部設(shè)置的內(nèi)框架，其中外框架包括基座、活動連接在基座上的方位軸零部件、活動連接在方位軸零部件上的俯仰軸零部件，所述內(nèi)框架與俯仰軸零部件剛性連接。
在上述方案中，以方位軸零部件豎直的中心線為方位軸，以俯仰軸零部件水平的中心線為俯仰軸，其中方位軸和俯仰軸垂直交叉，所述方位軸零部件繞方位軸旋轉(zhuǎn)，俯仰軸零部件繞俯仰軸旋轉(zhuǎn)。
在上述方案中，所述內(nèi)框架包括支撐架、穩(wěn)定平臺、執(zhí)行器、球絞、剛性連桿，所述支撐架的一端與俯仰軸零部件剛性連接，另一端通過球絞與穩(wěn)定平臺連接，所述執(zhí)行器設(shè)置在支撐架上，執(zhí)行器通過剛性連桿帶動穩(wěn)定平臺。
在上述方案中，以經(jīng)過剛性平臺中心點且垂直于剛性平臺的一條線為橫滾軸，所述橫滾軸垂直于方位軸和俯仰軸形成的平面，所述穩(wěn)定平臺能繞方位軸、俯仰軸和橫滾軸自由旋轉(zhuǎn)。
在上述方案中，所述執(zhí)行器為三個，以橫滾軸為中心均勻布置在支撐架上，每個執(zhí)行器連接有一個剛性連桿。
在上述方案中，所述每個執(zhí)行器前端連接有一個連接塊，每個連接塊通過一個鉸鏈與一個剛性連桿的一端剛性連接，剛性連桿的另一端通過鉸鏈與穩(wěn)定平臺剛性連接。
在上述方案中，所述執(zhí)行器通過直線輸出驅(qū)動連接塊或是通過旋轉(zhuǎn)輸出驅(qū)動連接塊。
在上述方案中，所述與穩(wěn)定平臺連接的鉸鏈位于一個平面上，且所在平面與橫滾軸垂直，以球絞為中心兩兩間隔120度設(shè)置，每個鉸鏈具有兩旋轉(zhuǎn)自由度或三旋轉(zhuǎn)自由度， 所述與連接塊連接的每個鉸鏈具有兩旋轉(zhuǎn)自由度或三旋轉(zhuǎn)自由度。
在上述方案中，所述穩(wěn)定平臺上設(shè)置用于測量外部擾動數(shù)據(jù)的傳感器，傳感器所測量的數(shù)據(jù)用于驅(qū)動器驅(qū)動執(zhí)行器使穩(wěn)定平臺趨于穩(wěn)定。
從上述本發(fā)明的各項技術(shù)特征可以看出，其優(yōu)點是1、執(zhí)行器在穩(wěn)定平臺之外，減少了穩(wěn)定平臺的質(zhì)量；2、對執(zhí)行電機的要求大大降低；3、采用鉸鏈和剛性連桿的結(jié)構(gòu)，最大的利用了材料的抗拉抗壓特性，使得在同質(zhì)量情況下剛性更高；4、結(jié)構(gòu)簡單，大大簡化了加工和裝配難度，降低了成本，可以提高整機的可靠性；5、提高了機械響應(yīng)速度；6、由于結(jié)構(gòu)剛性的提高，機械本體的機械固有頻率可以大大提高；7、機構(gòu)的簡化也帶來了控制系統(tǒng)的簡化。


圖1是本發(fā)明外框架的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明內(nèi)框架與外框架結(jié)合示意圖； 圖3是本發(fā)明內(nèi)框架結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是圖3的左視結(jié)構(gòu)示意圖；其中附圖標(biāo)記1是基座 2是方位軸零部件3是俯仰軸零部件 4是方位軸 5是俯仰軸 6是支撐架 7是穩(wěn)定平臺 8是執(zhí)行器 9是球絞 10是剛性連桿 11是橫滾軸 12是連接塊 13是鉸鏈。
具體實施方式
下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明如圖1和圖2所示本發(fā)明主要是由兩軸正交串聯(lián)的外框架和三軸并聯(lián)的內(nèi)框架連接而成，包括外框架及其內(nèi)部設(shè)置的內(nèi)框架，其中外框架包括基座、活動連接在基座上的方位軸零部件、活動連接在方位軸零部件上的俯仰軸零部件，所述內(nèi)框架與俯仰軸零部件剛性連接。進一步的方案中，我們以方位軸零部件豎直的中心線為方位軸，以俯仰軸零部件水平的中心線為俯仰軸，其中方位軸和俯仰軸垂直交叉，所述方位軸零部件繞方位軸旋轉(zhuǎn)，俯仰軸零部件繞俯仰軸旋轉(zhuǎn)。通過將兩軸正交且方位軸零部件和俯仰軸零部件串聯(lián)且分別可以繞方位軸和俯仰軸旋轉(zhuǎn)的方式，對穩(wěn)定外框架的機械活動進行有效補償，達(dá)到穩(wěn)定的效果。
進一步的方案中，如圖3和圖4所示所述內(nèi)框架包括支撐架、穩(wěn)定平臺、執(zhí)行器、球絞、剛性連桿，所述支撐架的一端與俯仰軸零部件剛性連接，另一端通過球絞與穩(wěn)定平臺連接，約束穩(wěn)定平臺的三個平移自由度，但是保留了穩(wěn)定平臺的三個旋轉(zhuǎn)自由度，所述執(zhí)行器設(shè)置在支撐架上，執(zhí)行器通過剛性連桿帶動穩(wěn)定平臺。以經(jīng)過剛性平臺中心點且垂直于剛性平臺的一條線為橫滾軸，所述橫滾軸垂直于方位軸和俯仰軸形成的平面，所述穩(wěn)定平臺能繞方位軸、俯仰軸和橫滾軸自由旋轉(zhuǎn)。其中穩(wěn)定平臺是用于搭載傳感器，傳感器用于測量外部擾動數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)據(jù)處理后計算出補償量，然后驅(qū)動執(zhí)行器拖動穩(wěn)定平臺使其向著減弱或消除外部擾動的方向運動從而使其穩(wěn)定。內(nèi)框架為主動控制系統(tǒng)，相對的外框架為隨動控制系統(tǒng)，有效地避免了三軸并聯(lián)內(nèi)框架免受外部作用力(比如風(fēng)力等)的直接擾動，而且增加了三軸并聯(lián)內(nèi)框架的活動范圍，在超過內(nèi)框架調(diào)整范圍時，可以通過外框架的機械活動進行補償。
進一步的方案，如圖3和圖4所示，我們將執(zhí)行器設(shè)置為三個，以橫滾軸為中心均勻布置在支撐架上，每個執(zhí)行器連接有一個剛性連桿。一般情況下，我們通過連接塊和鉸鏈?zhǔn)箞?zhí)行器與剛性連桿連接，所述每個執(zhí)行器前端連接有一個連接塊，每個連接塊通過一個鉸鏈與一個剛性連桿的一端剛性連接，剛性連桿的另一端通過鉸鏈與穩(wěn)定平臺剛性連接。 并且，在鉸鏈的設(shè)置上，我們將與穩(wěn)定平臺連接的鉸鏈設(shè)置在一個平面上，且所在平面與橫滾軸垂直，以球絞為中心兩兩間隔120度設(shè)置，每個鉸鏈具有兩旋轉(zhuǎn)自由度或三旋轉(zhuǎn)自由度，優(yōu)選為兩旋轉(zhuǎn)自由度，所述與連接塊連接的每個鉸鏈具有兩旋轉(zhuǎn)自由度或三旋轉(zhuǎn)自由度，優(yōu)選為兩旋轉(zhuǎn)自由度。如圖4所示，執(zhí)行器經(jīng)剛性連桿拖動穩(wěn)定平臺，以實現(xiàn)俯仰、方位、橫滾三個方向的旋轉(zhuǎn)運動，執(zhí)行器接收傳感器的驅(qū)動指令，可以通過直線輸出驅(qū)動連接塊或是通過旋轉(zhuǎn)輸出驅(qū)動連接塊，即執(zhí)行器可以為直線輸出運動，也可以為旋轉(zhuǎn)輸出運動。
本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。
本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
權(quán)利要求
1.一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于包括外框架及其內(nèi)部設(shè)置的內(nèi)框架，其中外框架包括基座(1)、活動連接在基座(1)上的方位軸零部件(2)、活動連接在方位軸零部件(2)上的俯仰軸零部件(3)，所述內(nèi)框架與俯仰軸零部件(3)剛性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于以方位軸零部件(2)豎直的中心線為方位軸(4)，以俯仰軸零部件(3)水平的中心線為俯仰軸(5)，其中方位軸(4)和俯仰軸(5)垂直交叉，所述方位軸零部件(2)繞方位軸(4)旋轉(zhuǎn)，俯仰軸零部件(3)繞俯仰軸(5)旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于所述內(nèi)框架包括支撐架(6)、穩(wěn)定平臺(7)、執(zhí)行器(8)、球絞(9)、剛性連桿(10)，所述支撐架(6)的一端與俯仰軸零部件(3)剛性連接，另一端通過球絞(9)與穩(wěn)定平臺(7)連接，所述執(zhí)行器(8) 設(shè)置在支撐架(6 )上，執(zhí)行器(8 )通過剛性連桿(10 )帶動穩(wěn)定平臺(7 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于以經(jīng)過剛性平臺(10)中心點且垂直于剛性平臺(10)的一條線為橫滾軸(11 )，所述橫滾軸(11)垂直于方位軸(4)和俯仰軸(5)形成的平面，所述穩(wěn)定平臺(7)能繞方位軸(4)、俯仰軸(5)和橫滾軸(11)自由旋轉(zhuǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于所述執(zhí)行器 (8)為三個，以橫滾軸(11)為中心均勻布置在支撐架(6)上，每個執(zhí)行器(8)連接有一個剛性連桿(10)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4或5所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于所述每個執(zhí)行器(8 )前端連接有一個連接塊(12)，每個連接塊(12)通過一個鉸鏈(13 )與一個剛性連桿(10)的一端剛性連接，剛性連桿(10)的另一端通過鉸鏈(13)與穩(wěn)定平臺(7)剛性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于所述執(zhí)行器 (8 )通過直線輸出驅(qū)動連接塊(12 )或是通過旋轉(zhuǎn)輸出驅(qū)動連接塊(12)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于所述與穩(wěn)定平臺(7)連接的鉸鏈(13)位于一個平面上，且所在平面與橫滾軸(11)垂直，以球絞(9)為中心兩兩間隔120度設(shè)置，每個鉸鏈(13)具有兩旋轉(zhuǎn)自由度或三旋轉(zhuǎn)自由度，所述與連接塊(12)連接的每個鉸鏈(13)具有兩旋轉(zhuǎn)自由度或三旋轉(zhuǎn)自由度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，其特征在于所述穩(wěn)定平臺(7)上設(shè)置用于測量外部擾動數(shù)據(jù)的傳感器，傳感器所測量的數(shù)據(jù)用于驅(qū)動器驅(qū)動執(zhí)行器(8)使穩(wěn)定平臺(7)趨于穩(wěn)定。
全文摘要
本發(fā)明為一種串并聯(lián)復(fù)合機電穩(wěn)定平臺裝置，涉及一種用于對具有穩(wěn)定性要求的設(shè)備進行穩(wěn)定調(diào)節(jié)的裝置。包括外框架及其內(nèi)部設(shè)置的內(nèi)框架，其中外框架包括基座、活動連接在基座上的方位軸零部件、活動連接在方位軸零部件上的俯仰軸零部件，所述內(nèi)框架與俯仰軸零部件剛性連接。所述內(nèi)框架包括支撐架、穩(wěn)定平臺、執(zhí)行器、球絞、剛性連桿，所述支撐架的一端與俯仰軸零部件剛性連接，另一端通過球絞與穩(wěn)定平臺連接，所述執(zhí)行器設(shè)置在支撐架上，執(zhí)行器通過剛性連桿帶動穩(wěn)定平臺。該裝置結(jié)構(gòu)簡單，減少了穩(wěn)定平臺質(zhì)量，對執(zhí)行電機要求大大降低，提高了機械響應(yīng)速度，機械本體的機械固有頻率大幅提高。
文檔編號F16M11/06GK102494231SQ201110388130
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者唐皇, 田超, 胡天鏈, 陳剛 申請人:綿陽固創(chuàng)科技有限責(zé)任公司