CN103425139B - 并联跟踪平台 - Google Patents

Abstract

一种并联跟踪平台，包括底座、承载台、固定于承载台上并设置于底座与承载台之间的支杆、固定于承载台上并设置于底座与承载台之间的第一微位移组件及固定于承载台上并设置于底座与承载台之间的第二微位移组件，第一微位移组件与第二微位移组件可沿垂直于承载台所在平面方向伸缩来调整承载台的姿态。该并联跟踪平台通过第一微位移组件与第二微位移组件的运动来调整承载台的位置。该并联跟踪平台具有结构简单、操控方便的优点。

Description

并联跟踪平台

技术领域

本发明涉及一种姿态调整装置，特别是涉及一种并联跟踪平台。

背景技术

跟踪平台是进行视轴指向控制的执行装置，是构成跟踪系统的关键组成部分。它对系统的精度、响应速度等性能指标具有重要影响。两轴常平架是目前最为常用的跟踪机构，它是一种二转动自由度串联机构。一般而言，并联机构相对于串联机构具有刚度、负载能力以及角位移分辨率等方面的优势，它为跟踪平台提供了一种新的结构形式。

其中一种常用的跟踪平台为马鞍型并联跟踪台，主要包括有动平台、定平台、驱动杆、直线导轨和万向节。定平台和动平台相对设置，它们之间用四个驱动杆呈马鞍型并联支撑，每个驱动杆的两端用球铰分别与定平台和动平台连接。直线导轨由导向杆和外套两部分组成，直线导轨中的导向杆顶端与动平台上的万向节固定连接，直线导轨的外套与定平台固定。万向节的上端和直线导轨外套的下端分别位于动平台铰点所形成矩形和定平台铰点所形成矩形的几何中心位置，万向节交叉十字轴的方向分别与动平台铰点所形成矩形的长短边同向且平行。四个驱动杆带动动平台运动即可实现动平台的旋转。

该马鞍型并联跟踪台由于采用四个驱动杆与一个直线导轨，四个驱动杆相互协同运动来调整动平台的位置，因而结构复杂，控制难度较大。

发明内容

基于此，有必要提供一种结构简单、操控方便的并联跟踪平台。

一种并联跟踪平台，其特征在于，包括底座、承载台、固定于所述承载台上并设置于所述底座与所述承载台之间的支杆、固定于所述承载台上并设置于所述底座与所述承载台之间的第一微位移组件及固定于所述承载台上并设置于所述底座与所述承载台之间的第二微位移组件，所述第一微位移组件与所述第二微位移组件可沿垂直于所述承载台所在平面方向伸缩来调整承载台的姿态。

在其中一个实施例中，所述并联跟踪平台的承载台上固定有倾角传感器，所述第一微位移组件与所述第二微位移组件上分别设有驱动所述第一微位移组件与所述第二微位移组件沿垂直于所述承载台所在平面方向运动的驱动组件，所述驱动组件根据所述倾角传感器的检测结果控制所述第一微位移组件与所述第二微位移组件的移动距离。

在其中一个实施例中，所述底座上与所述支杆相抵接的位置设有锥孔台，所述支杆与所述底座相抵接的一端为球形。

在其中一个实施例中，所述底座上与所述第一微位移组件或所述第二微位移组件相抵接的位置设有V形槽。

在其中一个实施例中，所述底座上与所述第一微位移组件或所述第二微位移组件相抵接的位置设有平面凸台，所述第一微位移组件或所述第二微位移组件与所述底座相抵接的一端为球形。

在其中一个实施例中，所述第一微位移组件与所述第二微位移组件均包括滚珠导轨及滚珠丝杠，所述滚珠导轨的一端与所述底座相抵接，另一端与所述滚珠丝杠相连，所述滚珠丝杠与所述驱动组件相连，所述驱动组件通过所述滚珠丝杠驱动所述滚珠导轨的运动。

在其中一个实施例中，所述滚珠导轨包括套筒、设置于所述套筒内沿所述套筒滑动的滑套及设置于套筒与滑套之间的滚珠。

在其中一个实施例中，所述驱动组件包括电机、与电机相连的蜗杆组件及与蜗杆组件相连的蜗轮。

在其中一个实施例中，所述支杆、所述第一微位移组件与所述第二微位移组件在所述承载台上的位置连接在一起形成一个以所述支杆所在位置为直角顶点的直角三角形。

在其中一个实施例中，所述直角三角形为等腰直角三角形。

上述并联跟踪平台包括底座、承载台、支杆、第一微位移组件及第二微位移组件，并通过第一微位移组件与第二微位移组件的运动来调整承载台的位置。该并联跟踪平台部件较少，因此具有结构简单的优点。另外，该并联跟踪平台具有两个自由度，调整这两个自由度就能实现对承载台的调整，故具有操控方便的优点。

附图说明

图1为一个实施例的并联跟踪平台的正视图；

图2为图1所示并联跟踪平台的左视图；

图3为图1所示并联跟踪平台的承载台的示意图；

图4为图1所示并联跟踪平台的底座的示意图；

图5为图1所示并联跟踪平台的支杆的示意图；

图6为图1所示并联跟踪平台的第一微位移组件的示意图；

图7为图6所示第一微位移组件的滚珠导轨的示意图；

图8为图7所示滚珠导轨的滑套的示意图；

图9为图7所示滚珠导轨的套筒的示意图。

具体实施方式

请参考图1与图2，一个实施方式提供一种并联跟踪平台100。该并联跟踪平台100包括底座110、承载台150、固定于承载台150上并设置于底座110与承载台150之间的支杆140、固定于承载台150上并设置于底座110与承载台150之间的第一微位移组件120及固定于承载台150上并设置于底座110与承载台150之间的第二微位移组件130。第一微位移组件120与第二微位移组件130可沿垂直于承载台150所在平面方向伸缩来调整承载台150的姿态。

第一微位移组件120与第二微位移组件130的上下运动使承载台150被带动而运动，这样承载台150的位置就会改变。因此，第一微位移组件120与第二微位移组件130使该并联跟踪平台100具有两个自由度，这两个自由度可以很方便的控制承载台150的位置。

该并联跟踪平台100的承载台150上固定有倾角传感器160。第一微位移组件120与第二微位移组件130上分别设有驱动第一微位移组件120与第二微位移组件130沿垂直于承载台150所在平面方向运动的驱动组件128。当将该并联跟踪平台100应用于跟踪系统中时，该驱动组件128可以根据倾角传感器160的检测结果控制第一微位移组件120与第二微位移组件130的移动距离。从而实现对承载台150姿态的调整。

请参考图2，该并联跟踪平台100的承载台150上设有固定第一微位移组件120的第一微位移组件安装孔154、固定第二微位移组件130的第二微位移组件安装孔156及固定支杆140的支杆安装孔158。

其中，支杆140、第一微位移组件120与第二微位移组件130在承载台150上的位置连接在一起形成一个以支杆140所在位置为直角顶点的直角三角形，即第一微位移组件安装孔154、第二微位移组件安装孔156与支杆安装孔158连接在一起形成一个直角三角形，支杆安装孔158为该直角三角形的直角顶点。进一步的，该直角三角形为等腰直角三角形。

第一微位移组件安装孔154、第二微位移组件安装孔156与支杆安装孔158连接在一起形成一个直角三角形或者等腰直角三角形是为了使该并联跟踪平台100操控起来更加方便，无需复杂的计算就能根据实际需要实现承载台150姿态的调整。

请参考图4，该并联跟踪平台100的底座110上设有锥孔台112、V形槽114及平面凸台116。其中，V形槽114设置在第一微位移组件120与第二微位移组件130其中之一与底座110相抵接的位置，平面凸台116设置在第一微位移组件120与第二微位移组件130其中的另一个与底座110相抵接的位置，锥孔台112设置在支杆140与底座110相抵接的位置。V形槽114的槽向与V形槽114和锥孔台112的连线方向相一致。这样可以保证第一微位移组件120与第二微位移组件130不会出现绕着支杆140旋转的现象发生。

另外，第一微位移组件120与第二微位移组件130与所述底座110相抵接的一端为球形，支杆140与底座110相抵接的一端也为球形。这样，支杆140与锥孔台112的锥形孔接触构成球-锥孔副，第一微位移组件120与第二微位移组件130其中之一与V形槽114的槽面接触构成球－V形槽副，第一微位移组件120与第二微位移组件130其中的另一个与平面凸台116的台面接触形成球-平面副。

当然，锥孔台112也可以采用球碗结构、V形槽结构或其它合适的结构，平面凸台116可以采用V形槽结构或者其它合适结构。

请参考图5，该并联跟踪平台100的支杆140与底座110相抵接的一端为球形。该球形也可称为球头支撑，其可以设计为可与支杆140相拆卸的形式，以便于更换。

请参考图6，该并联跟踪平台100的第一微位移组件120与第二微位移组件130结构相同。此处选取其中之一，例如第一微位移组件120来介绍一下它们的结构。

第一微位移组件120包括滚珠导轨124、滚珠丝杠126及驱动组件128。其中，滚珠导轨124的一端与底座110相抵接，另一端与滚珠丝杠126相连，滚珠丝杠126与驱动组件128相连，滚珠导轨124的壳体固定于驱动组件128的壳体上，驱动组件128固定于承载台150上。驱动组件128通过滚珠丝杠126驱动滚珠导轨124的运动。此处，滚珠导轨124与底座110相抵接的部分可以为球形，这样第一微位移组件120或第二微位移组件130与底座110上的V形槽114的槽面接触构成球－V形槽副，第一微位移组件120或第二微位移组件130与底座110上的平面凸台116的台面接触形成球－平面副。

该驱动组件128包括电机128c、与电机128c相连的蜗杆组件128b及与蜗杆组件128b相连的蜗轮128a。电机128c运动时将通过蜗杆组件128b带动蜗轮128a运动，蜗轮128a进一步将运动传递到滚珠丝杠126，最终传递至滚珠导轨124，滚珠导轨124将做上下运动，即沿沿垂直于承载台150所在平面方向伸缩。此处的蜗轮128a与蜗杆组件128b相互啮合，并相互配合来实现自锁，使第一微位移组件120能够在不存在动力输入时起到支撑作用。滚珠导轨124的运动会带动承载台150出现姿态的变化，从而调整承载台150的姿态至需要的姿态。

请同时参考图6、图7、图8和图9，该第一微位移组件120的滚珠导轨124包括套筒124b、设置于套筒124b内沿套筒124b滑动的滑套124c及设置于套筒124b与滑套124c之间的滚珠124a。滑套124c为回转体，其外表面沿轴向尺寸方向均匀分布有三组圆弧形滑道；套筒124b为回转体，其内表面沿轴向尺寸方向均匀分布有三组圆弧形滑道；滚珠安放于滑套124c与套筒124b的滑道上。另外，该滚珠导轨124还包括挡板124d，该挡板124d固定在套筒124b两端。使用时，滑套124c将相对于套筒124b滑动。滚珠124a的存在将使该相对滑动的导向精度更高、摩擦更小。

该并联跟踪平台100主要应用于跟踪系统中。使用时，跟踪系统会接收倾角传感器160检测到的信息，经过处理后，跟踪系统会控制电机128c启动，电机128c会通过蜗杆组件128b、蜗轮128a及滚珠丝杠126将运动传递到滚珠导轨124，滚珠导轨124的滑套124c将会运动，从而使承载台150改变姿态。承载台150姿态的改变可以根据实际需要通过调整第一微位移组件120或第二微位移组件130或同时调整第一微位移组件120与第二微位移组件130来实现。

该并联跟踪平台100的第一微位移组件120与第二微位移组件130采用了滚珠导轨124和滚珠丝杠126，有效减小了机构的摩擦，提高了调节效率，同时提高了调节精度。另外，该并联跟踪平台100的驱动组件128与承载台150保持独立，优化了结构布局，并且仅通过第一微位移组件120与第二微位移组件130进行驱动，减少了驱动元件的数目，简化了该并联跟踪平台100的结构和降低了控制难度。因此，该并联跟踪平台100具有结构简单与控制方便的优点。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种并联跟踪平台，其特征在于，包括底座、承载台、固定于所述承载台上并设置于所述底座与所述承载台之间的支杆、固定于所述承载台上并设置于所述底座与所述承载台之间的第一微位移组件及固定于所述承载台上并设置于所述底座与所述承载台之间的第二微位移组件，

所述第一微位移组件与所述第二微位移组件可沿垂直于所述承载台所在平面方向伸缩来调整承载台的姿态；

所述并联跟踪平台的承载台上固定有倾角传感器，所述第一微位移组件与所述第二微位移组件上分别设有驱动所述第一微位移组件与所述第二微位移组件沿垂直于所述承载台所在平面方向运动的驱动组件，所述驱动组件根据所述倾角传感器的检测结果控制所述第一微位移组件与所述第二微位移组件的移动距离；

所述第一微位移组件与所述第二微位移组件均包括滚珠导轨及滚珠丝杠，所述滚珠导轨的一端与所述底座相抵接，另一端与所述滚珠丝杠相连，所述滚珠丝杠与所述驱动组件相连，所述驱动组件通过所述滚珠丝杠驱动所述滚珠导轨的运动。

2.根据权利要求1所述的并联跟踪平台，其特征在于，所述底座上与所述支杆相抵接的位置设有锥孔台，所述支杆与所述底座相抵接的一端为球形。

3.根据权利要求1所述的并联跟踪平台，其特征在于，所述底座上与所述第一微位移组件或所述第二微位移组件相抵接的位置设有V形槽。

4.根据权利要求1所述的并联跟踪平台，其特征在于，所述底座上与所述第一微位移组件或所述第二微位移组件相抵接的位置设有平面凸台，所述第一微位移组件或所述第二微位移组件与所述底座相抵接的一端为球形。

5.根据权利要求1所述的并联跟踪平台，其特征在于，所述滚珠导轨包括套筒、设置于所述套筒内沿所述套筒滑动的滑套及设置于套筒与滑套之间的滚珠。

6.根据权利要求1或5所述的并联跟踪平台，其特征在于，所述驱动组件包括电机、与电机相连的蜗杆组件及与蜗杆组件相连的蜗轮。

7.根据权利要求1、或5所述的并联跟踪平台，其特征在于，所述支杆、所述第一微位移组件与所述第二微位移组件在所述承载台上的位置连接在一起形成一个以所述支杆所在位置为直角顶点的直角三角形。

8.根据权利要求7所述的并联跟踪平台，其特征在于，所述直角三角形为等腰直角三角形。