[发明专利]定位系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种定位（定向，orientation）系统及方法，尤其涉及，克服外部施加的力将大尺寸重型设备定位并放置在精确的角方位及稳定位置上。

背景技术

缆线和滑轮机构本身几个世纪以来已为人们所熟知。然而，试图使用此种机构对大型物体进行精确定位面临着种种困难。例如，Roland H.Knapp的美国专利No.5,990,843叙述了一种用于卫星跟踪站的高度坚固双轴天线跟踪基座。在另一个实例中，为了相同目的，Douglas E.Wood的美国专利No.4,491,388披露了一种用于太阳能聚光器的支持系统，其具有通过链条驱动链轮的电机。有利的是，提供一种利用简单的低成本方式精确定位大尺寸结构和设备的解决方案。

技术问题

存在的问题包括，难以将支撑设备结构的大型环形件精确定位在精确角方位上，保持定位并克服施加在设备上的外力（例如风或偏心载荷）保持在稳定保持位置上。此外，尤其是在试图使用廉价部件时，同样很难消除后冲（backlash）。

解决问题的方法

通过缆线和滑轮组件的组合，利用与拉伸缆线的摩擦相关的大型旋转减速传动，来提供用于精确定位大尺寸环形件的解决方案。

本发明的有益效果

公开的解决方案实现了，使用低成本的商业部件，通过偏压缆线以对机构部件进行预紧，实现了较高的定位精度和稳定的位置保持，并构成单向机构，即便在受到施加在其上的外部载荷作用时，单向机构也稳定。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于操作缆线和滑轮机构以定位用于旋转的环形件的系统和方法。所述系统包括：缆线，耦接以接合环形件，其被配置为绕环形件轴线而旋转；电机组件，包括与变速箱耦接的电机，变速箱由电机转动，以提供第一旋转减速；以及拉伸器（stretcher），配置为拉伸所述缆线。

所述系统包括具有多个滑轮的滑轮组件，其中，多个滑轮中的每个滑轮配置为绕滑轮轴线旋转。所述滑轮组件包括至少一个近端滑轮，所述至少一个近端滑轮设置得比至少一个远端滑轮更靠近所述环形件，其中，每个滑轮具有配置用于将所述缆线容纳在其中的多个凹槽。所述系统进一步包括驱动装置，其靠近所述环形件设置且围绕铰链枢转耦接，所述驱动装置配置为支撑所述滑轮组件、所述电机组件及所述拉伸器。

此外，所述系统包括缆线，通过将所述缆线从所述近端滑轮中的第一凹槽缠绕到所述远端滑轮中的第一凹槽，并以重复连续方式，到达所述近端滑轮中的下一个凹槽，到达所述远端滑轮中的下一个凹槽，直至缠绕到所述远端滑轮中的最后一个凹槽，从所述最后一个凹槽进行缠绕并返回所述环形件，使得所述缆线与所述环形件接合并与所述至少一个近端滑轮和所述至少一个远端滑轮接合。所述系统还包括拉伸器，其固定耦接至所述驱动装置并配置为使所述驱动装置远端地枢转以远离所述环形件，以便拉伸所述缆线并在预加载状态下偏压所述环形件和所述滑轮组件。

接下来，所述环形件由所述电机组件转动，所述电机组件耦接以使所述至少一个远端滑轮转动并为所述滑轮组件提供第一旋转减速，所述滑轮组件被配置且其尺寸设置成，为所述环形件（20）提供相对于电机旋转的第二旋转减速。由此，至少通过相对于电机旋转的双重旋转减速，来驱动所述环形件，且所述缆线利用摩擦来接合所述环形件和所述多个滑轮。

本发明的另一目的在于，提供一种用于操作缆线和滑轮机构以沿选定方向设置环形件的方法。所述方法包括：设置缆线，所述缆线用于接合所述环形件并将所述环形件设置为绕环形件轴线旋转；设置电机组件，所述电机组件包括耦接至变速箱的电机，用于提供第一旋转减速传动；以及设置拉伸器，所述拉伸器配置成拉伸所述缆线。

所述方法的特征在于，包括下列步骤。首先，设置具有多个滑轮的滑轮组件，将所述多个滑轮中的每个滑轮设置为绕滑轮轴线旋转，所述滑轮组件包括至少一个近端滑轮和至少一个远端滑轮，将所述至少一个近端滑轮设置成比所述至少一个远端滑轮更靠近所述环形件，为每个滑轮设置用于将所述缆线容纳在其中的多个凹槽。

其次，靠近所述环形件设置驱动装置，以支撑绕铰链枢转耦接的滑轮组件、电机组件及拉伸器，接着，使所述缆线通过摩擦与所述环形件接合并与所述至少一个近端滑轮和所述至少一个远端滑轮接合，将所述缆线从所述近端滑轮中的第一凹槽缠绕到所述远端滑轮中的第一凹槽，此后，以重复连续方式到达所述近端滑轮中的下一个凹槽，到达所述远端滑轮中的下一个凹槽上，直至缠绕到所述远端滑轮中的最后一个凹槽，并且从最后一个凹槽进行缠绕并返回到所述环形件上。