[发明专利]一种适用于微型声呐的两自由度伺服机构

说明书

本发明涉及一种适用于微型声呐的两自由度伺服机构，属于微型声呐伺服技术领域，解决了现有伺服机构不适用于微型声呐安装的问题。两自由度伺服机构包括：固定球铰及结构相同的横传动部和纵传动部；微型声呐的底部中心通过固定球铰与微型声呐的安装载体连接，微型声呐的底部其他位置通过横传动部和纵传动部与微型声呐的安装载体连接，且横传动部和纵传动部正交设置；横传动部包括依次铰接的伺服球铰、连杆、直线执行机构，伺服球铰与微型声呐的底部连接，直线执行机构与微型声呐的安装载体连接。本发明结构布局合理、高度集成化，充分利用了微型声呐的后端安装空间，能够同时实现微型声呐俯仰和偏航两个方向的运动，可靠性高。

技术领域

本发明涉及微型声呐伺服技术领域，尤其涉及一种适用于微型声呐的两自由度伺服机构。

背景技术

声呐是利用声波在水下传播的特性，经由声电转换，实现水下探测、水下通信等功能的电子设备，是水下潜航器、水下机器人等最常用的导航定位技术。声呐发射某种形式的声信号，利用信号在水中传播途中障碍物或目标反射的回波进行探测。

声呐传统的安装方式是固定安装在水下潜航器或水下机器人的最前端位置，发射声波和接收回波具有局限性，严重制约着声呐的有效探测区域。水下潜航器或水下机器人的最前端位置一般是圆锥型舱段，声呐可利用的安装区域非常紧凑。

伺服机构是一种跟随指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度或力输出的自动控制系统，是一种高精度的位置控制系统。

常见的伺服机构一般有液压伺服机构、电动伺服机构和电夜伺服机构，液压伺服机构适用于功率等级比较大的航行器，体积大、重量大且容易出现漏油；电动伺服机构结构形式可以根据安装空间改变、使用航行器上的电池作为能源、环保且控制方便，使用范围越来约广泛。电业伺服机构由电信号处理装置和液压动力机构组成，综合了电动伺服机构和液压伺服机构两方面的特点，输出功率大、控制精度高、信号处理灵活。

现有的电动伺服机构受安装空间限制，一般采用旋转式输出的集成式设计，而旋转式的设计需要占用极大的径向空间。声呐现有的安装方式是固定安装，安装后位置固定，发射声波和接收回波具有局限性，严重制约着声呐的有效探测区域，声呐安装在最前端位置，周围可利用的径向空间放不下旋转式输出的伺服机构，而微型声呐作为以小型化设计为主要目的的微小尺寸声呐，其周围的径向空间更小，难以为现有的伺服机构提供安装和运动空间。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种适用于微型声呐的两自由度伺服机构，用以解决现有伺服机构不适用于微型声呐安装的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明技术方案提供一种适用于微型声呐的两自由度伺服机构，适用于微型声呐的两自由度伺服机构包括：固定球铰及结构相同的横传动部和纵传动部；微型声呐的底部中心通过固定球铰与微型声呐的安装载体连接，微型声呐的底部其他位置通过横传动部和纵传动部与微型声呐的安装载体连接，且横传动部和纵传动部正交设置；

横传动部包括依次铰接的伺服球铰、连杆、直线执行机构，伺服球铰与微型声呐的底部连接，直线执行机构与微型声呐的安装载体连接。

本发明技术方案中，直线执行机构包括：上基体、下基体、电机、螺母螺杆副和导轨座；

上基体和下基体固定连接，电机与上基体固定连接；电机驱动螺母螺杆副的螺杆转动，螺母螺杆副的螺母能够在导轨座中平动，且螺母螺杆副的螺母与连杆的第一端铰接。

本发明技术方案中，电机的输出轴和螺杆均与上基体垂直，电机的输出轴通过减速齿轮副驱动螺杆转动。

本发明技术方案中，减速齿轮副设置在上基体和下基体之间；

减速齿轮副包括依次啮合的电机齿轮、传动齿轮和螺杆齿轮；电机齿轮与电机的输出轴固定连接，螺杆齿轮与螺杆固定连接。