[发明专利]混联三自由度云台机构

说明书

本发明公开了一种混联三自由度云台机构，包括基座和动平台，还包括：用于驱动所述动平台以第一方向摆动的第一驱动支链，其一端与所述基座连接于第一节点，另一端与所述动平台连接于第一动节点；用于驱动所述动平台以第二方向摆动的第二驱动支链，其一端与所述基座连接于第二节点，另一端与所述动平台连接于第二动节点；用于限制所述动平台在空间摆动的第三支链，该第三支链的一端与所述基座固定连接于第三节点，其中该第三支链设有扭矩动力源以在另一端通过第三转动节点驱动所述动平台上的转台转动。本发明显著提高平台负载能力和动态响应性能，同时又实现紧凑体积和高集成化。

技术领域

本发明涉及混联三自由度云台机构，还涉及混联式旋转三自由度伺服稳定追踪平台，可应用于机器人、精密加工、特种设备和大众电子消费品等领域。

背景技术

传统的旋转三自由度伺服平台是一种十分重要的智能自动化设备，广泛应用于手持云台、机器人腕关节、导弹发射、航天航空、机床加工等领域。这类机构能够实现三个旋转自由度，通过控制算法能够实现定位、稳定、防抖、跟踪等功能。

这些传统的旋转三自由度伺服平台一般由三个旋转部件串联而成。如公开号为CN104633407的专利文献公开了一种三自由度旋转平台，包括：驱动旋转平台绕Z轴转动的Z轴驱动模块和Z轴传动模块；驱动旋转平台绕Y轴转动的Y轴驱动模块和Y轴传动模块；驱动旋转平台绕X轴转动的X轴驱动模块和X轴传动模块；以及承载各个驱动模块和传动模块的基座。但是这些纯串联式的三自由度旋转平台受传动方式和结构的限制，必然具有惯量大、负载能力低和动态性能差等缺点。

也有一些用并联机构实现的旋转三自由度伺服平台。如公开号为CN205343112U的专利文献公开了一种含可变角形分支的三自由度并联调姿隔振平台。但其只能实现三个自由度有限角度的旋转，无法满足需要有一个自由度无限旋转的应用，并且这类并联机构的负载全部都需驱动承担，降低了负载能力和动态性能。

在实际的应用中，比如在全景拍摄、旋转加工等应用场合，往往都是需要具有两个有限角度的旋转自由度和一个无限角度的旋转自由度。而且在一些对体积重量、响应速度和运动精度有严格要求的应用中，比如无人机云台、机器人关节等应用场合，对旋转三自由度伺服平台产生亟待解决的性能和结构问题。

发明内容

本发明通过提供一种高响应、体积紧凑和高集成化的三自由云台机构或度伺服平台，以解决上述技术问题。

本发明采用的技术方案为一种混联三自由度云台机构，包括基座和动平台，还包括：用于驱动所述动平台以第一方向摆动的第一驱动支链，其一端与所述基座连接于第一节点，另一端与所述动平台连接于第一动节点；用于驱动所述动平台以第二方向摆动的第二驱动支链，其一端与所述基座连接于第二节点，另一端与所述动平台连接于第二动节点；用于保持所述动平台在空间摆动的第三支链，该第三支链的一端与所述基座固定连接于第三节点，其中该第三支链设有扭矩动力源以在另一端通过第三转动节点驱动所述动平台上的转台转动。

作为上述方案的进一步改进，所述第一驱动支链包括第一移动副构件、第一旋转副构件和第一万向连接副构件；所述第二驱动支链包括第二移动副构件、第二万向连接副构件和第三万向连接副构件。

作为一个优选的实施例：在所述第一驱动支链中，所述第一移动副构件的一端在所述第一节点与所述基座固定，另一端与所述第一旋转副构件连接，所述第一旋转副构件通过第一连杆连接至所述第一万向连接副构件，并且所述第一万向连接副构件在所述第一动节点与所述述动平台连接；在所述第二驱动支链中，所述第二移动副构件的一端在所述第二节点与所述基座固定，另一端与所述第二万向连接副构件连接，所述第二万向链接副构件通过第二连杆连接至所述第三万向连接副构件，并且所述第三万向连接副构件在所述第二动节点与所述述动平台连接。