專利名稱：二自由度調(diào)平裝置的制作方法
二自由度調(diào)平裝置技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于姿態(tài)穩(wěn)定平臺領(lǐng)域，特別是一種二自由度調(diào)平裝置。
背景技術(shù)：
目前，在二自由度調(diào)平裝置中，應(yīng)用較多的是采用雙環(huán)串聯(lián)結(jié)構(gòu)的調(diào)平機(jī)構(gòu)，該類機(jī)構(gòu)雖然應(yīng)用較成熟，但是體積較大，不適合負(fù)載較大的場合，例如已有的車載攝像穩(wěn)定平臺(一種自動調(diào)平裝置)，中國專利號201010173348. 2，是一種典型的串聯(lián)型調(diào)平裝置，不適合負(fù)載較重的應(yīng)用場合；其結(jié)構(gòu)組成為底部為水平旋轉(zhuǎn)式底座，上部為可俯仰運動的支架，攝像機(jī)安裝在支架上。常見的二自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)多使用液壓缸等部件，占用空間大，工作速度慢，例如專利“并聯(lián)機(jī)器人”，專利號201010521427. 8 ;其結(jié)構(gòu)形式為底座連接幾根直立的液壓或氣壓驅(qū)動缸作為連接桿，所有連接桿在其頂部連接動平臺，其驅(qū)動部件主要為氣壓或液壓元件，需要額外的動力設(shè)備，如液壓泵等，占用空間較大。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種空間占用小、負(fù)載能力強(qiáng)、動態(tài)響應(yīng)好的二自由度調(diào)平裝置。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為一種二自由度調(diào)平裝置，包括齒輪傳動箱，靜平臺底座，驅(qū)動電機(jī)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)，動平臺負(fù)載連接板，支撐外壁，動平臺固定鉸鏈，動平臺固定板，其中，齒輪傳動箱，驅(qū)動電機(jī)和N 套并聯(lián)機(jī)構(gòu)均固定于靜平臺底座，并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括滾珠絲桿、滾珠絲桿螺帽、連接銷，螺帽支撐連接件和支撐機(jī)構(gòu)；并聯(lián)機(jī)構(gòu)中的滾珠絲桿通過軸承安裝于靜平臺底座的上面并保持垂直，滾珠絲桿螺帽與滾珠絲桿配套安裝組成平移運運動副，滾珠絲桿螺帽與支撐機(jī)構(gòu)通過環(huán)形的螺帽支撐連接件上四周分布的連接銷構(gòu)成類似十字鉸鏈的連接；在支撐機(jī)構(gòu)的上面是動平臺負(fù)載連接板，由球鉸鏈相互連接；驅(qū)動電機(jī)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)在靜平臺底座的上方，齒輪傳動箱在靜平臺底座的下方，齒輪傳動箱的輸入輸出軸接口位于面向靜平臺底座的同一側(cè)，在輸入輸出軸上安裝有聯(lián)軸器，分別與驅(qū)動電機(jī)和滾珠絲桿相連接；齒輪傳動箱包括M 套二級傳動齒輪組，齒輪組相互獨立；動平臺負(fù)載連接板由動平臺固定鉸鏈連接在動平臺固定板的中央位置上；靜平臺底座、支撐外壁與動平臺固定板焊接在一起構(gòu)成裝置的外殼； 其中，N彡2，M=N。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點I.該裝置采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，相對于串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式提高了負(fù)載能力。
2.該裝置采用電機(jī)驅(qū)動，相對于液壓和氣壓驅(qū)動，免去了額外的動力設(shè)備，減小了體積。
3.該裝置將并聯(lián)機(jī)構(gòu)中體積較大的推桿機(jī)構(gòu)固定，相對于其他電機(jī)驅(qū)動并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，在保持大負(fù)載的條件下，減小了部件活動空間，從而縮小了設(shè)備體積。
4.該裝置將驅(qū)動電機(jī)固定于底座，相對于一體式電動推缸驅(qū)動，有效消除了電機(jī)自身重量對并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械性能的影響。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖I是本發(fā)明二自由度調(diào)平裝置的正視圖。
圖2是本發(fā)明二自由度調(diào)平裝置的A-A剖視圖。
圖3是本發(fā)明二自由度調(diào)平裝置的俯視圖。
圖4是本發(fā)明二自由度調(diào)平裝置的仰視圖。
具體實施方式
本發(fā)明一種二自由度調(diào)平裝置，包括齒輪傳動箱1，靜平臺底座2，驅(qū)動電機(jī)3，并聯(lián)機(jī)構(gòu)4，動平臺負(fù)載連接板6，支撐外壁8，動平臺固定鉸鏈9，動平臺固定板14，其中，齒輪傳動箱1，驅(qū)動電機(jī)3和N套并聯(lián)機(jī)構(gòu)4均固定于靜平臺底座2，并聯(lián)機(jī)構(gòu)4包括滾珠絲桿 12、滾珠絲桿螺帽11、連接銷16，螺帽支撐連接件13和支撐機(jī)構(gòu)5 ;并聯(lián)機(jī)構(gòu)4中的滾珠絲桿12通過軸承安裝于靜平臺底座2的上面并保持垂直，滾珠絲桿螺帽11與滾珠絲桿12配套安裝組成平移運運動副，滾珠絲桿螺帽11與支撐機(jī)構(gòu)5通過環(huán)形的螺帽支撐連接件13 上四周分布的連接銷16構(gòu)成類似十字鉸鏈的連接；在支撐機(jī)構(gòu)5的上面是動平臺負(fù)載連接板6，由球鉸鏈7相互連接；驅(qū)動電機(jī)3與并聯(lián)機(jī)構(gòu)4在靜平臺底座2的上方，齒輪傳動箱I 在靜平臺底座2的下方，齒輪傳動箱I的輸入輸出軸接口位于面向靜平臺底座2的同一側(cè)， 在輸入輸出軸上安裝有聯(lián)軸器15,分別與驅(qū)動電機(jī)3和滾珠絲桿12相連接；齒輪傳動箱I 包括M套二級傳動齒輪組，齒輪組相互獨立；動平臺負(fù)載連接板6由動平臺固定鉸鏈9連接在動平臺固定板14的中央位置上；靜平臺底座2、支撐外壁8與動平臺固定板14焊接在一起構(gòu)成裝置的外殼；其中，N ^ 2, M=N ;動平臺固定鉸鏈9在動平臺負(fù)載連接板6的中心軸線位置，并聯(lián)機(jī)構(gòu)4位于動平臺負(fù)載連接板6的邊緣。
下面結(jié)合附圖I至附圖4為例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實施例I為兩套并聯(lián)機(jī)構(gòu)4的情況,參見圖I和圖2,該調(diào)平裝置包含有齒輪傳動箱1，靜平臺底座2，驅(qū)動電機(jī)3，并聯(lián)機(jī)構(gòu)4，動平臺負(fù)載連接板6，支撐外壁8，動平臺固定鉸鏈9，動平臺固定板14組成。
參見圖I和圖4，靜平臺底座2是整個穩(wěn)定裝置所有主要部件的裝配基準(zhǔn)，齒輪傳動箱1，驅(qū)動電機(jī)3和并聯(lián)機(jī)構(gòu)4都固定于此。并聯(lián)機(jī)構(gòu)4垂直于靜平臺底座2上面，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)4的上面是動平臺負(fù)載連接板6，由球鉸鏈7相互連接。驅(qū)動電機(jī)3與并聯(lián)機(jī)構(gòu)4在靜平臺底座2的同一邊，他們之間動力的傳遞依靠安裝在靜平臺底座2底部的齒輪傳動箱 I來實現(xiàn)，齒輪傳動箱的輸入輸出軸位于同一側(cè)，并附有聯(lián)軸器15。齒輪傳動箱I含有兩套二級傳動齒輪組，兩套齒輪組相互獨立。并聯(lián)機(jī)構(gòu)4包括支撐機(jī)構(gòu)5，滾珠絲桿螺帽11，滾珠絲桿12，螺帽支撐連接件13和連接銷16幾個部件。動平臺負(fù)載連接板6由動平臺固定鉸鏈9固定在動平臺固定板14的中央位置上。
參見圖2和圖3，分別是該裝置的A-A剖視圖和俯視圖。兩套并聯(lián)機(jī)構(gòu)4的頂部固定在動平臺負(fù)載連接板6的邊緣，如圖2所示，兩套并聯(lián)機(jī)構(gòu)4沿動平臺負(fù)載連接板6的圓心，呈90°的夾角分布。
參見圖I和圖2，并聯(lián)機(jī)構(gòu)4按動力輸入到輸出的順序，依次分布了滾珠絲桿12， 滾珠絲桿螺帽11，連接銷16，螺帽支撐連接件13和支撐機(jī)構(gòu)5。其中螺帽支撐連接件13為正方形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個側(cè)面有一個通孔，用以安裝固定銷16。
參見圖1，靜平臺底座2，支撐外壁8和動平臺固定板14焊接在一起，共同構(gòu)成調(diào)平裝置的外殼。
實施例2為三套并聯(lián)機(jī)構(gòu)4的情況，該調(diào)平裝置包含有齒輪傳動箱1，靜平臺底座 2，驅(qū)動電機(jī)3，并聯(lián)機(jī)構(gòu)4，動平臺負(fù)載連接板6，支撐外壁8，動平臺固定鉸鏈9，動平臺固定板14組成。
靜平臺底座2是整個穩(wěn)定裝置所有主要部件的裝配基準(zhǔn)，齒輪傳動箱1，驅(qū)動電機(jī) 3和并聯(lián)機(jī)構(gòu)4都固定于此。并聯(lián)機(jī)構(gòu)4垂直于靜平臺底座2上面，在并聯(lián)機(jī)構(gòu)4的上面是動平臺負(fù)載連接板6，由球鉸鏈7相互連接。驅(qū)動電機(jī)3與并聯(lián)機(jī)構(gòu)4在靜平臺底座2的同一邊，他們之間動力的傳遞依靠安裝在靜平臺底座2底部的齒輪傳動箱I來實現(xiàn)，齒輪傳動箱的輸入輸出軸位于同一側(cè)，并附有聯(lián)軸器15。齒輪傳動箱I含有三套二級傳動齒輪組，三套齒輪組相互獨立。并聯(lián)機(jī)構(gòu)4包括支撐機(jī)構(gòu)5，滾珠絲桿螺帽11，滾珠絲桿12，螺帽支撐連接件13和連接銷16幾個部件。動平臺負(fù)載連接板6由動平臺固定鉸鏈9固定在動平臺固定板14的中央位置上。
三套并聯(lián)機(jī)構(gòu)4沿動平臺負(fù)載連接板6的圓心，呈120°的夾角分布。
并聯(lián)機(jī)構(gòu)4按動力輸入到輸出的順序，依次分布了滾珠絲桿12，滾珠絲桿螺帽11， 連接銷16，螺帽支撐連接件13和支撐機(jī)構(gòu)5。其中螺帽支撐連接件13為正方形的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，每個側(cè)面有一個通孔，用以安裝固定銷16。
靜平臺底座2，支撐外壁8和動平臺固定板14焊接在一起，共同構(gòu)成調(diào)平裝置的外殼。
驅(qū)動電機(jī)3轉(zhuǎn)動時，通過齒輪傳動箱I帶動滾珠絲桿12，滾珠絲桿螺帽11沿著滾珠絲桿12做上下直線運動。螺帽支撐連接件13通過連接銷16連接著滾珠絲桿螺帽11和支撐機(jī)構(gòu)5，可將運動傳遞給支撐機(jī)構(gòu)5 ;螺帽支撐連接件13由于其環(huán)形的結(jié)構(gòu)，可提供兩個自由度的小角度轉(zhuǎn)動，從而保證支撐機(jī)構(gòu)5需要的傾角。支撐機(jī)構(gòu)5通過球鉸鏈7帶動動平臺負(fù)載連接板6的邊緣上下擺動，而動平臺固定鉸鏈9保持動平臺負(fù)載連接板6中心不動，從而使動平臺負(fù)載連接板6產(chǎn)生傾斜擺動。多套并聯(lián)機(jī)構(gòu)4可使動平臺負(fù)載連接板產(chǎn)生更多自由度的擺動。
權(quán)利要求
1.一種二自由度調(diào)平裝置，其特征在于包括齒輪傳動箱(I )，靜平臺底座(2)，驅(qū)動電機(jī)(3)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)(4)，動平臺負(fù)載連接板(6)，支撐外壁(8)，動平臺固定鉸鏈(9)，動平臺固定板(14)，其中，齒輪傳動箱(1)，驅(qū)動電機(jī)(3)和N套并聯(lián)機(jī)構(gòu)(4)均固定于靜平臺底座(2)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)(4)包括滾珠絲桿(12)、滾珠絲桿螺帽(11)、連接銷(16)，螺帽支撐連接件(13)和支撐機(jī)構(gòu)(5);并聯(lián)機(jī)構(gòu)(4)中的滾珠絲桿(12)通過軸承安裝于靜平臺底座(2)的上面并保持垂直，滾珠絲桿螺帽(11)與滾珠絲桿(12)配套安裝組成平移運運動副，滾珠絲桿螺帽(11)與支撐機(jī)構(gòu)(5)通過環(huán)形的螺帽支撐連接件(13)上四周分布的連接銷(16)構(gòu)成類似十字鉸鏈的連接；在支撐機(jī)構(gòu)(5)的上面是動平臺負(fù)載連接板(6)，由球鉸鏈(7)相互連接；驅(qū)動電機(jī)(3)與并聯(lián)機(jī)構(gòu)(4)在靜平臺底座(2)的上方，齒輪傳動箱(I)在靜平臺底座(2)的下方,齒輪傳動箱(I)的輸入輸出軸接口位于面向靜平臺底座(2)的同一側(cè),在輸入輸出軸上安裝有聯(lián)軸器(15),分別與驅(qū)動電機(jī)(3)和滾珠絲桿(12)相連接；齒輪傳動箱(I)包括M套二級傳動齒輪組，齒輪組相互獨立；動平臺負(fù)載連接板(6)由動平臺固定鉸鏈(9)連接在動平臺固定板(14)的中央位置上；靜平臺底座(2)、支撐外壁(8)與動平臺固定板(14)焊接在一起構(gòu)成裝置的外殼；其中，N > 2，M=N。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的調(diào)平裝置，其特征在于并聯(lián)機(jī)構(gòu)(4)的數(shù)量N=2。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的調(diào)平裝置，其特征在于動平臺固定鉸鏈(9)在動平臺負(fù)載連接板(6)的中心軸線位置，并聯(lián)機(jī)構(gòu)(4)位于動平臺負(fù)載連接板(6)的邊緣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二自由度調(diào)平裝置，包括齒輪傳動箱，靜平臺底座，驅(qū)動電機(jī)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)，動平臺負(fù)載連接板，支撐外壁，動平臺固定鉸鏈，動平臺固定板，其中，并聯(lián)機(jī)構(gòu)還包括滾珠絲桿、滾珠絲桿螺帽、連接銷，螺帽支撐連接件和支撐機(jī)構(gòu)；本發(fā)明采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，相對于串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式提高了負(fù)載能力；本發(fā)明采用電機(jī)驅(qū)動，相對于液壓和氣壓驅(qū)動，免去了額外的動力設(shè)備，減小了體積；本發(fā)明將并聯(lián)機(jī)構(gòu)中體積較大的推桿機(jī)構(gòu)固定，相對于其他電機(jī)驅(qū)動并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式，在保持大負(fù)載的條件下，減小了部件活動空間，從而縮小了設(shè)備體積；另外，本發(fā)明還將驅(qū)動電機(jī)固定于底座，相對于一體式電動推缸驅(qū)動，有效消除了電機(jī)自身重量對并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)械性能的影響。
文檔編號B25J9/00GK102922507SQ20121031478
公開日2013年2月13日 申請日期2012年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月30日
發(fā)明者張合, 馬少杰, 李豪杰, 李珂翔, 陸冰清, 顧林, 沈德璋 申請人:南京理工大學(xué)