CN105789892A - 一种新型并联天线姿态调整机构 - Google Patents

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Abstract

一种新型并联天线姿态调整机构，包括天线、动平台、机座，连接动平台、机座的四条运动支链，每条运动支链均由下连杆、中连杆和上连杆组成。其中四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，四条耦合连杆与中心连杆连接形成的四个转动副的轴线相互重合形成一条轴线。本发明可实现天线的方位角调节和俯仰角调节，且具有角度调节范围广、刚度大、精度高、动态性能好等优点。

Description

一种新型并联天线姿态调整机构
技术领域
本发明涉及一种天线姿态调整机构，特别涉及一种并联天线姿态调整机构。
技术背景
为使天线能可靠的接收卫星发射的信号，要求天线具有角度调节功能，当卫星与接收天线之间的相对位置发生变化时，接收天线可调整自身姿态，保证信号接收的稳定性。天线角度调整机构一般具有两个自由度，即天线的俯仰角与方位角调整自由度。传统的天线角度调整机构多为串联机构，例如中国发明专利CN103151597A公开了一种角度调整机构及天线系统，该角度调整机构为串联两自由度调整机构，中国实用新型专利CN203813027U公开了一种卫星天线控制转台，该转台具有两个串联自由度，可对天线的方位角和俯仰角进行调节。串联角度调节机构刚度较小，末端输出积累误差大，不利于天线信号的稳定接收，特别是车载、舰载天线对动态响应速度和精度要求较高的场合，串联机构无法很好的满足要求。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种新型并联天线姿态调整机构，可实现天线的方位角调节和俯仰角调节，且具有角度调节范围广、刚度大、精度高、动态性能好等优点。
本发明的技术方案具体如下：
本发明主要包括机座、动平台，连接动平台、机座的四条运动支链，其有两种连接方式：
第一种连接方式：四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，四条耦合连杆与中心连杆连接形成的四个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L。
所述动平台与机座之间通过四条运动支链连接，其中第一运动支链由下连杆A、中连杆A和上连杆A组成，下连杆A一端与机座通过第一转动副A连接，下连杆A另一端与中连杆A通过第二球面副A连接，所述第一转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点P；上连杆A一端与中连杆A通过第三转动副A连接，上连杆A另一端与动平台通过第四球面副A连接，所述第三转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点Q；第二运动支链由下连杆B、中连杆B和上连杆B组成，下连杆B一端与机座通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B通过第二转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第二转动副B轴线汇交于所述点P；上连杆B一端与中连杆B通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与动平台通过第四球面副B连接，所述第三转动副B轴线过所述点Q；第三运动支链由下连杆C、中连杆C和上连杆C组成，下连杆C一端与机座通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C通过第二转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第二转动副C轴线汇交于所述点P；上连杆C一端与中连杆C通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与动平台通过第四球面副C连接，所述第三转动副C轴线过所述点Q；第四运动支链由下连杆D、中连杆D和上连杆D组成，下连杆D一端与机座通过第一转动副D连接，下连杆D另一端与中连杆D通过第二球面副D连接，所述第一转动副D轴线过所述点P；上连杆D一端与中连杆D通过第三转动副D连接，上连杆D另一端与动平台通过第四球面副D连接，所述第三转动副D轴线过所述点Q。
第二种连接方式：四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，四条耦合连杆与中心连杆连接形成的四个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L。
所述动平台与机座之间通过四条运动支链连接，其中第一运动支链由下连杆A、中连杆A和上连杆A组成，下连杆A一端与机座通过第一球面副A连接，下连杆A另一端与中连杆A通过第二转动副A连接，且第二转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点P；上连杆A一端与中连杆A通过第三球面副A连接，上连杆A另一端与动平台通过第四转动副A连接，且第四转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点Q；第二运动支链由下连杆B、中连杆B和上连杆B组成，下连杆B一端与机座通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B通过第二转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第二转动副B轴线汇交于所述点P；上连杆B一端与中连杆B通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与动平台通过第四球面副B连接，所述第三转动副B轴线过所述点Q；第三运动支链由下连杆C、中连杆C和上连杆C组成，下连杆C一端与机座通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C通过第二转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第二转动副C轴线汇交于所述点P；上连杆C一端与中连杆C通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与动平台通过第四球面副C连接，所述第三转动副C轴线过所述点Q；第四运动支链由下连杆D、中连杆D和上连杆D组成，下连杆D一端与机座通过第一球面副D连接，下连杆D另一端与中连杆D通过第二转动副D连接，且第二转动副D轴线过所述点P；上连杆D一端与中连杆D通过第三球面副D连接，上连杆D另一端与动平台通过第四转动副D连接，且第四转动副D轴线过所述点Q。
对于上述两种连接方式，所述一种新型并联天线姿态调整机构还包括天线，且天线与所述动平台固连。
对于上述两种连接方式，所述第二运动支链为主动运动支链，由直线驱动器B驱动，直线驱动器B的输出杆与所述下连杆B通过第五转动副B连接，直线驱动器B尾端与机座通过第六转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第五转动副B轴线、第六转动副B轴线相互平行；所述第三运动支链为主动运动支链，由直线驱动器C驱动，直线驱动器C的输出杆与所述下连杆C通过第五转动副C连接，直线驱动器C尾端与机座通过第六转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第五转动副C轴线、第六转动副C轴线相互平行。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)天线相对机座调节范围广，精度高；(2)天线角度调整机构的四条运动支链之间相互耦合，大大提高了机构刚度；(3)天线运动解耦，有利于天线运动控制；(4)在运动支链中引入球面副，可减少各运动副间的约束，方便加工、装配。
附图说明
图1是本发明实施例1立体结构示意简图；
图2是本发明实施例1立体结构示意简图；
图3是本发明实施例2立体结构示意简图；
图4是本发明实施例2立体结构示意简图；
图中：1.机座，2.动平台，3.天线，(A4，B4，C4，D4).下连杆，(A5，B5，C5，D5).中连杆，(A6，B6，C6，D6).上连杆，(A7，B7，C7，D7).耦合连杆，8.中心连杆，(B9，C9).直线驱动器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，在所有附图中，所述Rij表示一个转动副，所述Sij表示一个球面副，其中i，j为自然数。
实施例1
如图1、图2所示是本发明公开的第1个实施例，一种新型并联天线姿态调整机构，包括机座1、动平台2、天线3，连接动平台2、机座1的四条运动支链，其中：四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆8相互连接，每条运动支链与中心连杆8之间均由一条耦合连杆连接，其中第一耦合连杆A7一端与第一运动支链中的中连杆A5固连，耦合连杆A7另一端与中心连杆8通过转动副R15连接；第二耦合连杆B7一端与第二运动支链中的中连杆B5固连，耦合连杆B7另一端与中心连杆8通过转动副R25连接；第三耦合连杆C7一端与第三运动支链中的中连杆C5固连，耦合连杆C7另一端与中心连杆8通过转动副R35连接；第四耦合连杆D7一端与第四运动支链中的中连杆D5固连，耦合连杆D7另一端与中心连杆8通过转动副R45连接。所述转动副R15轴线、转动副R25轴线、转动副R35轴线、转动副R45轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L。
所述动平台2与机座1之间通过四条运动支链连接，其中第一运动支链由下连杆A4、中连杆A5和上连杆A6组成，下连杆A4一端与机座1之间通过转动副R11连接，下连杆A4另一端与中连杆A5通过球面副S12连接，所述转动副R11轴线与所述中心轴线L相交于一点P；上连杆A6一端与中连杆A5通过转动副R13连接，上连杆A6另一端与动平台2之间通过球面副S14连接，所述转动副R13轴线与所述中心轴线L相交于一点Q；第二运动支链由下连杆B4、中连杆B5和上连杆B6组成，下连杆B4一端与机座1之间通过转动副R21连接，下连杆B4另一端与中连杆B5通过转动副R22连接，所述转动副R21轴线、转动副R22轴线汇交于所述点P；上连杆B6一端与中连杆B5通过转动副R23连接，上连杆B6另一端与动平台2之间通过球面副S24连接，所述转动副R23轴线过所述点Q；第三运动支链与第二运动支链结构相同，由下连杆C4、中连杆C5和上连杆C6组成，下连杆C4一端与机座1之间通过转动副R31连接，下连杆C4另一端与中连杆C5通过转动副R32连接，所述转动副R31、转动副R32轴线汇交于所述点P；上连杆C6一端与中连杆C5通过转动副R33连接,上连杆C6另一端与动平台2之间通过球面副S34连接，所述转动副R33轴线过所述点Q；第四运动支链与第一运动支链结构相同，由下连杆D4、中连杆D5和上连杆D6组成，下连杆D4一端与机座1之间通过转动副R41连接，下连杆D4另一端与中连杆D5通过球面副S42连接，所述转动副R41轴线过所述点P；上连杆D6一端与中连杆D5通过转动副R43连接，上连杆D6另一端与动平台2之间通过球面副S44连接，所述转动副R43轴线过所述点Q；所述天线3与动平台2之间固定连接。
所述第二运动支链为主动运动支链，由直线驱动器B9驱动，直线驱动器B9的输出杆与第二运动支链中的下连杆B4通过转动副R26连接，直线驱动器B9尾端与机座1通过转动副R27连接，所述转动副R21轴线、转动副R26轴线、转动副R27轴线相互平行。
所述第三运动支链为主动运动支链，由直线驱动器C9驱动，直线驱动器C9的输出杆与第三运动支链中的下连杆C4通过转动副R36连接，直线驱动器C9尾端与机座1通过转动副R37连接，所述转动副R31轴线、转动副R36轴线、转动副R37轴线相互平行。
实施例2
如图3、图4所示是本发明公开的第2个实施例，一种新型并联天线姿态调整机构，包括机座1、动平台2、天线3，连接动平台2、机座1的四条运动支链，其中：四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆8相互连接，每条运动支链与中心连杆8之间均由一条耦合连杆连接，其中第一耦合连杆A7一端与第一运动支链中的中连杆A5固连，耦合连杆A7另一端与中心连杆8通过转动副R15连接；第二耦合连杆B7一端与第二运动支链中的中连杆B5固连，耦合连杆B7另一端与中心连杆8通过转动副R25连接；第三耦合连杆C7一端与第三运动支链中的中连杆C5固连，耦合连杆C7另一端与中心连杆8通过转动副R35连接；第四耦合连杆D7一端与第四运动支链中的中连杆D5固连，耦合连杆D7另一端与中心连杆8通过转动副R45连接。所述转动副R15轴线、转动副R25轴线、转动副R35轴线、转动副R45轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L。
所述动平台2与机座1之间通过四条运动支链连接，其中第一运动支链由下连杆A4、中连杆A5和上连杆A6组成，下连杆A4一端与机座1之间通过球面副S11连接，下连杆A4另一端与中连杆A5通过转动副R12连接，所述转动副R12轴线与所述中心轴线L相交于一点P；上连杆A6一端与中连杆A5通过球面副S13连接，上连杆A6另一端与动平台2之间通过转动副R14连接，所述转动副R14轴线与所述中心轴线L相交于一点Q；第二运动支链由下连杆B4、中连杆B5和上连杆B6组成，下连杆B4一端与机座1之间通过转动副R21连接，下连杆B4另一端与中连杆B5通过转动副R22连接，所述转动副R21轴线、转动副R22轴线汇交于所述点P；上连杆B6一端与中连杆B5通过转动副R23连接，上连杆B6另一端与动平台2之间通过球面副S24连接，所述转动副R23轴线过所述点Q；第三运动支链与第二运动支链结构相同，由下连杆C4、中连杆C5和上连杆C6组成，下连杆C4一端与机座1之间通过转动副R31连接，下连杆C4另一端与中连杆C5通过转动副R32连接，所述转动副R31、转动副R32轴线汇交于所述点P；上连杆C6一端与中连杆C5通过转动副R33连接,上连杆C6另一端与动平台2之间通过球面副S34连接，所述转动副R33轴线过所述点Q；第四运动支链与第一运动支链结构相同，由下连杆D4、中连杆D5和上连杆D6组成，下连杆D4一端与机座1之间通过球面副S41连接，下连杆D4另一端与中连杆D5通过转动副R42连接，所述转动副R42轴线过所述点P；上连杆D6一端与中连杆D5通过球面副S43连接，上连杆D6另一端与动平台2之间通过转动副R44连接，所述转动副R44轴线过所述点Q；所述天线3与动平台2之间固定连接。
所述第二运动支链为主动运动支链，由直线驱动器B9驱动，直线驱动器B9的输出杆与第二运动支链中的下连杆B4通过转动副R26连接，直线驱动器B9尾端与机座1通过转动副R27连接，所述转动副R21轴线、转动副R26轴线、转动副R27轴线相互平行。
所述第三运动支链为主动运动支链，由直线驱动器C9驱动，直线驱动器C9的输出杆与第三运动支链中的下连杆C4通过转动副R36连接，直线驱动器C9尾端与机座1通过转动副R37连接，所述转动副R31轴线、转动副R36轴线、转动副R37轴线相互平行。

Claims (4)

1.一种新型并联天线姿态调整机构，包括动平台、机座，连接动平台、机座的四条运动支链，其特征在于：四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，四条耦合连杆与中心连杆连接形成的四个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L；
所述动平台与机座之间通过四条运动支链连接，其中第一运动支链由下连杆A、中连杆A和上连杆A组成，下连杆A一端与机座通过第一转动副A连接，下连杆A另一端与中连杆A通过第二球面副A连接，所述第一转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点P；上连杆A一端与中连杆A通过第三转动副A连接，上连杆A另一端与动平台通过第四球面副A连接，所述第三转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点Q；第二运动支链由下连杆B、中连杆B和上连杆B组成，下连杆B一端与机座通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B通过第二转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第二转动副B轴线汇交于所述点P；上连杆B一端与中连杆B通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与动平台通过第四球面副B连接，所述第三转动副B轴线过所述点Q；第三运动支链由下连杆C、中连杆C和上连杆C组成，下连杆C一端与机座通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C通过第二转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第二转动副C轴线汇交于所述点P；上连杆C一端与中连杆C通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与动平台通过第四球面副C连接，所述第三转动副C轴线过所述点Q；第四运动支链由下连杆D、中连杆D和上连杆D组成，下连杆D一端与机座通过第一转动副D连接，下连杆D另一端与中连杆D通过第二球面副D连接，所述第一转动副D轴线过所述点P；上连杆D一端与中连杆D通过第三转动副D连接，上连杆D另一端与动平台通过第四球面副D连接，所述第三转动副D轴线过所述点Q。
2.一种新型并联天线姿态调整机构，包括动平台、机座，连接动平台、机座的四条运动支链，其特征在于：四条运动支链之间通过四条耦合连杆和一条中心连杆相互连接，每条运动支链与中心连杆之间均由一条耦合连杆连接，耦合连杆一端与运动支链中的中连杆固连，耦合连杆另一端与中心连杆通过转动副连接，四条耦合连杆与中心连杆连接形成的四个转动副的轴线相互重合形成一条轴线，设该条轴线为中心轴线L；
所述动平台与机座之间通过四条运动支链连接，其中第一运动支链由下连杆A、中连杆A和上连杆A组成，下连杆A一端与机座通过第一球面副A连接，下连杆A另一端与中连杆A通过第二转动副A连接，且第二转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点P；上连杆A一端与中连杆A通过第三球面副A连接，上连杆A另一端与动平台通过第四转动副A连接，且第四转动副A轴线与所述中心轴线L相交于一点Q；第二运动支链由下连杆B、中连杆B和上连杆B组成，下连杆B一端与机座通过第一转动副B连接，下连杆B另一端与中连杆B通过第二转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第二转动副B轴线汇交于所述点P；上连杆B一端与中连杆B通过第三转动副B连接，上连杆B另一端与动平台通过第四球面副B连接，所述第三转动副B轴线过所述点Q；第三运动支链由下连杆C、中连杆C和上连杆C组成，下连杆C一端与机座通过第一转动副C连接，下连杆C另一端与中连杆C通过第二转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第二转动副C轴线汇交于所述点P；上连杆C一端与中连杆C通过第三转动副C连接，上连杆C另一端与动平台通过第四球面副C连接，所述第三转动副C轴线过所述点Q；第四运动支链由下连杆D、中连杆D和上连杆D组成，下连杆D一端与机座通过第一球面副D连接，下连杆D另一端与中连杆D通过第二转动副D连接，且第二转动副D轴线过所述点P；上连杆D一端与中连杆D通过第三球面副D连接，上连杆D另一端与动平台通过第四转动副D连接，且第四转动副D轴线过所述点Q。
3.根据权利要求1、或2所述的一种新型并联天线姿态调整机构，其特征在于：所述一种新型并联天线姿态调整机构还包括天线，且天线与所述动平台固连。
4.根据权利要求1、或2所述的一种新型并联天线姿态调整机构，其特征在于：所述第二运动支链为主动运动支链，由直线驱动器B驱动，直线驱动器B的输出杆与所述下连杆B通过第五转动副B连接，直线驱动器B尾端与机座通过第六转动副B连接，所述第一转动副B轴线、第五转动副B轴线、第六转动副B轴线相互平行；所述第三运动支链为主动运动支链，由直线驱动器C驱动，直线驱动器C的输出杆与所述下连杆C通过第五转动副C连接，直线驱动器C尾端与机座通过第六转动副C连接，所述第一转动副C轴线、第五转动副C轴线、第六转动副C轴线相互平行。
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