[发明专利]一种并联式二自由度指向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种精密仪器装置，属于机器人和设备以及机械制造领域，具体来说，是一种并联式二自由度指向装置。

背景技术

指向装置常常应用在视频调向监控、雷达调向发射和接收、天文望远镜调姿、仿真转向平台等多种领域。常规的指向装置结构均采用了传统串联万向架形式，这种形式承载能力稍差，但结构简单看，生产制造成本低。相比之下，具有并联式结构的指向装置因其刚度大、精度高、承载能力强、运动惯量小等特点，越来越得到广泛应用。

随着科技的发展、技术的提高，指向装置的承载要求也越来越高，一些并联式的二自由度指向装置只具有两个运动支链，由于其在结构上不是完整对称，导致了每个支链的承载分配不均，引发了使用过程中的非线性。具有结构及载荷对称分布的并联指向装置，不但有较高的承载能力，还提高了指向装置的可靠性。目前，国内虽有此类机构的相关研究，但均限于理论分析，尚无实际应用实例；国内已有的指向装置中绝大多数仍采用传统万向架形式，不利于承载较大载荷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种并联式二自由度指向装置，包括安装底板、基座、传动机构与驱动机构；其中，基座固定安装在安装底板上。传动机构有三套，均包括传动轴、编码器、限位块以及由下连杆、上连杆构成的运动支链；三套传动机构均匀安装在基座周向上，与基座间安装方式相同，具体为：传动轴通过轴承水平安装在基座侧壁上；通过传动轴、轴承构成转动副A；编码器的内轴与传动轴外端螺纹固连，用来读取传动轴的转动角度及转动位置。所述上连杆与下连杆均为向内弯曲的弧形连杆；其中，下连杆的固定端固定套接在传动轴上；下连杆的连接端通过轴承与上连杆的连接端相连，形成转动副B；上连杆的固定端为中心具有通孔的连接面；通过上述安装方式将三套传动机构与基座安装后，在基座上形成共三个转动副A与三个转动副B；且三套传动机构中上连杆的固定端间相连形成两个转动副C，实现三套传动机构中上连杆的固定端间的相对转动。

所述驱动机构具有三套，均包括驱动电机、电机座与摆杆，分别用来驱动三套传动机构运动，三套驱动机构分别对应三套传动机构，以相同方式进行安装，具体为：电机座固定安装在安装底板上，且固连有驱动电机，并使驱动电机的轴线与传动轴的轴线同轴；摆杆的轴线与驱动电机的轴线平行设置，两端设计有连接面，分别与驱动电机的输出轴和下连杆的外侧面固连。

由此通过三套驱动机构中的驱动电机分别驱动三套传动机构中的转动轴转动，可带动下连杆转动绕转动副A转动，通过下连杆的转动带动上连杆绕转动副B转动，最终使任务载荷可以随同上连杆做二自由度球面转动运动。

本发明的优点在于：

1、本发明并联式二自由度指向装置能够实现绕固定点的二自由度转动运动；

2、本发明并联式二自由度指向装置具有三个运动支链，具有较大的刚度和较强的承载能力；

3、本发明并联式二自由度指向装置在传动机构内部形成一定的容腔空间，可以容纳传感器、敏感头等附件；

4、本发明并联式二自由度指向装置采用了高精度导向滑轨做定位装置，提高了装配的可靠性，确保驱动电机与传动轴之间的同轴度；

5、本发明并联式二自由度指向系统采用了高刚性摆杆做联轴器，提高了驱动机构的响应速度，利于高速跟踪指向；

6、本发明并联式二自由度指向装置在结构上只采用了转动副，结构简单，易于制造，成本低，利于推广应用。

附图说明

图1为本发明指向装置整体结构示意图；

图2为本发明指向装置中导轨安装方式示意图；

图3为本发明指向装置中基座结构示意图；

图4为本发明指向装置中传动机构结构示意图；

图5为本发明指向装置中驱动机构结构示意图；

图6为本发明指向装置中驱动机构摆杆结构示意图。

图中：

1-安装底板     2-基座         3-传动机构          4-驱动机构

101-导轨       201-中心支座   202-传动机构安装块  203-凹槽

204-定位槽A    301-传动轴     302-编码器          303-限位块

304-下连杆     305-上连杆     401-驱动电机        402-电机座

403-摆杆       404-定位槽B    405-固定连接面A     406-固定连接面B