CN108198482A - 一种三自由度平台 - Google Patents

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杨红鑫
徐永军
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Abstract

本发明提供了一种三自由度平台，涉及三自由度平台技术领域。其中，这种三自由度平台具有静平台、位于静平台上方的动平台，位于静平台和动平台之间用以调整动平台姿态的驱动机构，以及连接于驱动机构的控制单元，所述驱动机构包含三个支撑杆和与该支撑杆分别对应的三组驱动单元；各支撑杆的上端铰接于该动平台的底壁，各支撑杆的下端通过驱动单元支撑于静平台上；所述三组驱动单元用以驱动三组支撑杆的下端相对静平台的表面活动以调整该三根支撑杆的相对位置，所述各支撑杆的下端相对所述静平台为移动副连接。

Description

一种三自由度平台
技术领域
本发明涉及三自由度平台技术领域，具体而言，涉及一种移动副机构实现的三自由度平台。
背景技术
三自由度平台多用于模拟仿真试验，它具有明显的安全性、经济性、可操作性，不受场地和气象条件的限制和效率高等优点，加之驱动关节少，性价比高等优点，因而广泛应用于驾驶模拟训练、飞行模拟器、空间对接模拟、船载和车载运动模拟，以及机构力加载等各个方面。为提高我国的仿真技术水平，增强国防实力，提高工业生产力水平，作了巨大贡献。现有技术的三自由度平台多采用液压驱动或气压驱动，调节平台的范围小，而且需要有液压或气压的循环系统，结构复杂不适合小型的三自由度平台，有鉴于此，特提出本申请。
发明内容
本发明提供了一种三自由度平台，旨在简化三自由度平台的结构，同时改善三自由度平台在工作过程中调节范围小的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种三自由度平台具有静平台、位于静平台上方的动平台，位于静平台和动平台之间用以调整动平台姿态的驱动机构，以及连接于驱动机构的控制单元，其特征在于，所述驱动机构包含三个支撑杆和与该支撑杆分别对应的三组驱动单元；各支撑杆的上端铰接于该动平台的底壁，各支撑杆的下端通过驱动单元支撑于静平台上；所述三组驱动单元用以驱动三组支撑杆的下端相对静平台的表面活动以调整该三根支撑杆的相对位置。所述各支撑杆的下端相对所述静平台为移动副连接。
作为进一步优化，所述支撑杆为可伸缩的支撑杆。
作为进一步优化，所述各支撑杆包含连接于所述驱动单元的固定段、可相对固定段伸缩活动的活动段，以及用以调整活动段相对固定段伸缩活动距离的调整机构。所述调整机构具有连接部和配置于该连接部上的调整件，通过调节调整件可以控制所述支撑杆的伸缩长度。
作为进一步优化，所述活动段配置有用以标识活动段相对固定段活动距离的标尺部，通过该标尺部可准确调节所述支撑杆的伸缩长度。
作为进一步优化，所述所述各驱动单元包含固定于所述静平台上的第一导轨、连接于各支撑杆的下端且可沿第一导轨活动的移动机构，以及驱动移动机构沿第一导轨活动的电机，所述各第一导轨的延伸线之间大致呈60°的夹角。
作为进一步优化，所述电机通过减速器连接于所述移动机构。
作为进一步优化，所述驱动机构还具有承载台、与所述第一导轨相平行且固定配置于所述静平台的第二导轨，所述第一导轨和第二导轨相向的侧壁上分别设置有第一容置部和第二容置部，所述承载台可沿所述第一容置部和第二容置部移动，所述电机和减速器固定配置于所述承载台上。
作为进一步优化，所述动平台上配置有用以显示所述动平台是否位于水平位置的水平仪，所述水平仪可拆卸的配置于所述动平台上。
作为进一步优化，所述控制单元具有处理器，以及电连接于所述处理器与所述电机的单片机，所述驱动单元具有用以检测所述移动机构移动情况的传感器，所述传感器电连接于所述处理器。所述传感器可以检测移动机构的移动参数，并把该移动参数反馈给处理器，所述处理器可以对比该移动参数与执行时的移动参数之间的差值是否一致，当二者之间的参数不一致时，所述处理器通过单片机连接电机再次驱动移动机构移动。
作为进一步优化，所述支撑杆和所述动平台相连接的方式可为球铰、或关节轴承、或万向节；所述支撑杆和所述移动机构相连接的方式可为球铰、或关节轴承、或万向节。
通过采用上述技术方案，本发明可以取得以下技术效果：
1、本发明通过采用移动副机构来调整三自由度平台，使该三自由度平台的动平台具有更大的调节范围；
2、本发明通过移动机构的移动调节支撑杆，达到控制动平台姿势的目的，相对现有技术而言，省去了液压或气压的循环系统，使三自由度平台结构更加简单；
3、本发明通过采用反馈技术，使移动机构可以更加准确的调节支撑杆，达到更加准确的控制动平台的姿势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明一实施例，三自由度平台的正视图；
图2是本发明一实施例，三自由度平台的的轴侧结构示意图；
图3是本发明一实施例，图2中I的局部放大图；
图4是本发明一实施例，图2中I I的局部放大图；
图5是本发明一实施例，三自由度平台的电性关系图；
图中标记：1-动平台，2-驱动机构，3-静平台，4-水平仪，5-处理器，6-单片机，7-传感器，8-控制单元，9-支撑杆9，2A-承载台，2B-第二导轨，2C-第二容置部，2D-第一容置部，2E-电机，2F-减速器，2G-移动机构，2H-活动段，2I-标尺部，2J-连接部，2K-调整件，2L-固定段，2M-调整机构，2N-连接头，2P-第一导轨。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
由图1、图2所示，本发明提供了一种三自由度平台具有静平台3、位于静平台3上方的动平台1，位于静平台3和动平台1之间用以调整动平台1姿态的驱动机构2，以及连接于驱动机构2的控制单元8，其特征在于，所述驱动机构2包含三个支撑杆9和与该支撑杆9分别对应的三组驱动单元；各支撑杆9的上端铰接于该动平台1的底壁，各支撑杆9的下端通过驱动单元支撑于静平台3上；所述三组驱动单元用以驱动三组支撑杆9的下端相对静平台3的表面活动以调整该三根支撑杆9的相对位置。所述各支撑杆9的下端相对所述静平台3为移动副连接。
由图2、图4所示，所述支撑杆9为可伸缩的支撑杆9；所述各支撑杆9包含连接于所述驱动单元的固定段2L、可相对固定段2L伸缩活动的活动段2H，以及用以调整活动段2H相对固定段2L伸缩活动距离的调整机构2M。所述调整机构2M具有连接部2J和配置于该连接部2J上的调整件2K，通过调节调整件2K可以控制所述支撑杆9的伸缩长度。
由图2、图3所示，所述所述各驱动单元包含固定于所述静平台3上的第一导轨2P、连接于各支撑杆9的下端且可沿第一导轨2P活动的移动机构2G，以及驱动移动机构2G沿第一导轨2P活动的电机2E，所述各第一导轨2P的延伸线之间大致呈60°的夹角；所述电机2E通过减速器2F连接于所述移动机构2G；所述驱动机构2还具有承载台2A、与所述第一导轨2P相平行且固定配置于所述静平台3的第二导轨2B，所述第一导轨2P和第二导轨2B相向的侧壁上分别设置有第一容置部2D和第二容置部2C，该承载台2A呈方形，一端可移动的支撑于第一容置部2D，一端可移动的支撑于第二容置部2C，所述承载台2A可沿所述第一容置部2D和第二容置部2C移动，所述电机2E和减速器2F固定配置于所述承载台2A上；所述电机2E驱动所述移动机构2G移动时，所述承载台2A、电机2E及减速器2F会随着移动机构2G移动，该移动机构2G和承载台2A之间保持相对静止。在本实施案例中，所述电机2E采用步进电机2E，所述移动机构2G为滚动机构。
由图2所示，所述动平台1上配置有用以显示所述动平台1是否位于水平位置的水平仪4，所述水平仪4可拆卸的配置于所述动平台1上。在调节各支撑杆9的伸缩长度是，可以通过该水平仪4判断各支撑杆9的长度时候一样，以便进一步调节该支撑杆9的伸缩长度。
由图5所示，所述控制单元8具有处理器5，以及电连接于所述处理器5与所述电机2E的单片机6，所述驱动单元具有用以检测所述移动机构2G移动情况的传感器7，所述传感器7电连接于所述处理器5。所述传感器7可以检测移动机构2G的移动参数，并把该移动参数反馈给处理器5，所述处理器5可以对比该移动参数是否满足要求，当移动参数不满足要求时，所述处理器5通过单片机6连接电机2E再次驱动移动机构2G移动。
由图1、图3所示，所述支撑杆9和所述动平台1相连接的连接头2N可为球铰、或关节轴承、或万向节；所述支撑杆9和所述移动机构2G相连接的方式可为球铰、或关节轴承、或万向节。在本实施案例中，所述连接头2N为球铰；支撑杆9和所述移动机构2G相连接的方式为球铰。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种三自由度平台，具有静平台(3)、位于静平台(3)上方的动平台(1)，位于静平台(3)和动平台(1)之间用以调整动平台(1)姿态的驱动机构(2)，以及连接于驱动机构(2)的控制单元(8)，其特征在于，所述驱动机构(2)包含三个支撑杆(9)和与该支撑杆(9)分别对应的三组驱动单元；各支撑杆(9)的上端铰接于该动平台(1)的底壁，各支撑杆(9)的下端通过驱动单元支撑于静平台(3)上；所述三组驱动单元用以驱动三组支撑杆(9)的下端相对静平台(3)的表面活动以调整该三根支撑杆(9)的相对位置。
2.根据权利要求1所述的三自由度平台，其特征在于，所述各所述支撑杆(9)为可伸缩的支撑杆(9)。
3.根据权利要求2所述的三自由度平台，其特征在于，所述各支撑杆(9)包含连接于所述驱动单元的固定段(2L)、可相对固定段(2L)伸缩活动的活动段(2H)，以及用以调整活动段(2H)相对固定段(2L)伸缩活动距离的调整机构(2M)。
4.根据权利要求3所述的三自由度平台，其特征在于，所述活动段(2H)配置有用以标识活动段(2H)相对固定段(2L)活动距离的标尺部(2I)。
5.根据权利要求1所述的三自由度平台，其特征在于，所述各驱动单元包含固定于所述静平台(3)上的第一导轨(2P)、连接于各支撑杆(9)的下端且可沿第一导轨(2P)活动的移动机构(2G)，以及驱动移动机构(2G)沿第一导轨(2P)活动的电机(2E)。
6.根据权利要求5的三自由度平台，其特征在于，所述电机(2E)通过减速器(2F)连接于所述移动机构(2G)。
7.根据权利要求6的三自由度平台，其特征在于，所述驱动机构(2)还具有承载台(2A)、与所述第一导轨(2P)相平行且固定配置于所述静平台(3)的第二导轨(2B)，所述第一导轨(2P)和第二导轨(2B)相向的侧壁上分别设置有第一容置部(2D)和第二容置部(2C)，所述承载台(2A)可沿所述第一容置部(2D)和第二容置部(2C)移动，所述电机(2E)和减速器(2F)固定配置于所述承载台(2A)上。
8.根据权利要求1所述的一种三自由度平台,其特征在于,所述动平台(1)上配置有用以显示所述动平台(1)是否位于水平位置的水平仪(4)，所述水平仪(4)可拆卸的配置于所述动平台(1)上。
9.根据权利要求1所述的一种三自由度平台,其特征在于,所述控制单元(8)具有处理器(5)，以及电连接于所述处理器(5)与所述电机(2E)的单片机(6)，所述驱动单元具有用以检测所述移动机构(2G)移动情况的传感器(7)，所述传感器(7)电连接于所述处理器(5)。
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