[发明专利]一种具有位姿粗精调整功能的空间滑索双并联云台

说明书

技术领域

本发明属于一种空间滑索双并联云台。

背景技术

与传统串联机构相比，并联机构具有刚度高、位置和姿态可调、系统承受负载大等优点，但随着对并联机构的深入研究，其也具有自身的不足及弱点，如系统确定几何中心较难、运动精度低、工作空间小、可靠性不足等问题。现今绝大多数的研究围绕机构构型的设计、工作空间的求解以及运动学建模问题开展。在构型设计方面，绝大多数文献都是单层并联机构。哈尔滨工程大学设计了一种自由的可变的并联变胞平台，申请号201410087943.2，设计的机构实现自由度可变。北京航空航天大学设计的一种可调姿月球软着陆器，公开号CN103350758A，采用并联机构，通过传感器及缓冲装置实现姿态调整。此外，燕山大学、天津大学等也都设计多种并联或串并联机构，适用于不同工作环境和领域。而在这些研究中，应用柔性滑索的并联机构较少，并且与滑索相配合的双并联机构则少之又少。

发明内容

本发明提供一种具有位姿粗精调整功能的空间滑索双并联云台，目的是对系统位姿进行粗调整和精调整，扩大系统工作空间，提高系统工作运动精度及可靠性。

本发明采取的技术方案是：带滑轮组的电机固定在三角形静平台上，立柱分别固定在静平台的三个角上，滑轮组分别固定在立柱顶端两侧，6根滑索分别从电机输出轴绕至立柱顶端滑轮组、并与云台上平面的上表面挂钩相连接，云台上平面与下平面采用电动缸连接，该电动缸与上平面采用球铰链连接，该电动缸通过缸座与云台下平面固定连接。

本发明所述各滑轮组的中心轴线与各对应的电机输出轴的轴线平行。

本发明采用并联柔性滑动索链作为连接云台的构件，滑索由电机进行控制，由滑轮组进行连接，可实现同步运动和异步运动。该机构与以往刚性杆件相比较，减少了刚性杆件运动副连接的个数，较好的避免了机构工作过程中由于运动副角度限制产生的奇异位姿，同时扩大了系统工作空间。

本发明的云台为并联机构，采用电动缸和球铰链连接，通过控制电动缸的独立运动可以使云台的末端执行平台做微小运动。这样就使得在云台达到粗基准位姿时，继续通过并联机构进行调节，使位姿达到精确位置。这一过程较好的解决了并联机构难于精确确定几何中心的问题。

本发明应用带滑轮组的电机将滑索从底部静平台连接至立柱上端滑轮组，之后与云台上端的挂钩相连接。云台上、下平面通过电动缸相连接，一端采用球铰链，一端固定于平面上。通过电机直接驱动滑索工作，拉动云台运动，当同步工作时，云台实现空间x、y、z三个方向的移动，当异步工作时，云台实现空间x、y、z三个方向的转动，即实现了位置和姿态的粗调整。通过控制电动缸的微小运动，实现云台输出平台的微位姿运动，即实现了位置和姿态的精调整，从而达到机构运动要求，扩大了系统工作空间，有效的提高了系统定位精度及可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明滑索并联机构示意图；

图3是本发明电动缸并联云台结构示意图；

图4是本发明滑轮组电机结构示意图；

图5是本发明球铰链结构示意图。

具体实施方式

带滑轮组的电机2固定在三角形静平台1上，立柱3分别固定在静平台1的三个角上，滑轮组4分别固定在立柱3顶端两侧，6根滑索5分别从电机2输出轴绕至立柱3顶端滑轮组、并与云台上平面6的上表面挂钩9相连接，云台上平面6与下平面7采用电动缸8连接，该电动缸8与上平面6采用球铰链10连接，该电动缸通过缸座11与云台下平面7固定连接。

各滑轮组的中心轴线与各对应的电机输出轴的轴线平行。

工作原理，通过电机进行位置和姿态的调整，由于滑索在稳定性方面低于刚性连接杆，因此此次调整过程为粗调整过程，但此过程较刚性连接杆的并联机构扩大了工作空间，较好的解决了位姿奇异位置的问题，相比较于其它位置或姿态单一调节的并联机构，提升了系统的应用范围；云台通过三个电动缸进行控制，通过控制电动缸的运动，实现云台的空间起伏运动，调整云台下平面的空间姿态，此过程是在粗调整的前提下对云台位姿进行精调整的过程，该过程较好的解决了并联机构难于确定精确位姿的问题，具有较好的应用价值。