CN109707977B - 一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，涉及移动机器人技术领域，升降机构通过车载转台支撑架安装于车身顶部，偏航机构安装于升降机构上，俯仰机构安装于偏航机构上，车载转台控制箱设于车身内。本发明大大增加了外部传感器的环境探测范围，提高了车辆和移动平台的环境探测能力；偏航机构可以根据车辆行驶状态信息如方向盘转角和车速跟随运动，同步调整外部传感器的偏航角，进而确保外部传感器能够及时提供汽车行进方向上的环境、道路信息；俯仰机构利用差速原理传动，将俯仰伺服电机的匀速旋转运动转化为往复旋转运动，避免电机转向频繁改变导致的电机寿命和转动平稳性急剧下降。

Description

一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台

技术领域

本发明涉及移动机器人技术领域，具体涉及一种用于辅助汽车安全行驶的多自由度转台。

背景技术

随着交通和物流领域的快速发展，汽车、移动机器人等移动平台得到广泛应用。移动平台是一种具有行走机构的运动载体，可以搭载乘客或物品，以轮式移动平台为主。其中，汽车是最为常见的交通工具之一，随着科技水平的发展和生活水平的提高，辅助安全驾驶和无人驾驶成为汽车领域的两个重要研究方向。移动机器人使用车载传感器，进行环境探测、自主定位和导航，应用在车间物流搬运、家用服务以及其他特种领域。

为了提高汽车辅助驾驶的安全性、无人驾驶汽车或移动机器人的移动性能，需要在移动平台上安装用于检测周围环境的外部传感器，例如：视觉传感器、激光测距传感器和超声波传感器等。在汽车行驶的过程中，移动平台一方面需要获取更大视角范围的信息，另一方面需要检测特定角度范围的信息；例如汽车在转弯时，朝车体内侧的前方道路信息更重要，而汽车在倒车时，检测车体后方的道路和障碍物情况更为重要。目前，常用的视觉传感器的视场角度为50°左右，而二维激光测距传感器无法测量三维空间中的物体，即使采用多束线扫描的三维激光测距传感器实现三维空间中物体的测量，其垂直视场角度也不大，通常在30°左右。汽车上安装的360°全景行车记录仪能够获得汽车四周附近的图像信息，但由于四个摄像头的安装位置、角度固定，无法改变可视范围，导致测量范围有限。因此，外部传感器显然需要配合运动机构安装，以提高其测量的视角范围，并能精确控制和改变检测的方向，或按照一定的规律做周期性往复运动，进而满足对其测量的视角范围的要求。

现有二维、三维电动转台通常用电机和减速器直接带动转轴旋转，实现双轴、三轴转动，主要用于工业和军事领域。这种传统转台能够实现偏航、俯仰和翻滚运动，但并非专门用于提高车载外部传感器的测量范围。当需要提高外部传感器的垂直视角时，转台需要做周期性往复俯仰运动，这时传统转台需要频繁改变驱动电机的转动方向，将影响电机寿命和转动的平稳性。

通过专利检索，存在以下已知的技术方案：

专利1：

申请号：CN201410762780，申请日：2014.12.14，授权公告日：2017.06.20，一种强制差速往复运动装置，包括弹簧缓冲器、往复齿条、往复齿轮、输出轴轴承、输出轴齿轮、输出轴、箱体、输出轴链轮、链条、为螺旋锥齿轮、螺丝、差速器壳、半轴主动齿轮、下半轴、半轴轴承、半轴链轮、上半轴、行星齿轮、半轴齿轮、差速器轴承、主动螺旋齿轮、从动齿轮和从动链轮旋转方向相反，差速器作用，动力从一边半轴输出，另一端半轴空转，往复行程一端接触弹簧缓限制器，速度减速，弹簧蓄能，弹簧反作用力大于驱动力后，行星齿轮反方向转动，动力从另一端半轴输出，另外一端半轴空转，实现水平、垂直或旋转的往复运动，该装置能实现平面任意角度和旋转任意角度的往复运动，具有制造简单，费用低廉的优点。

专利2：

申请号：CN201510418596，申请日：2015.7.16，授权公告日：2017.12.15，本发明公开了一种车载转台控制系统及控制方法，控制系统包括驱动装置、锁紧装置以及用于控制所述驱动装置和锁紧装置的控制装置，所述驱动装置包括角度传感器、D/A转换芯片、电机驱动器以及驱动电机，所述锁紧装置包括位置传感器、A/D采集芯片、步进电机驱动器以及步进电机，所述控制装置包括数字信号处理器。控制方法包括向数字信号处理器输入指令、转台自动解锁、计算转台的加减速控制曲线、计算所述驱动电机电压并按照该电压驱动转台、以及转台自动锁紧。本发明系统极大简化转台体积，可与其他设备集成，并能实现转台在任意位置的自动锁紧、解锁，还能实现转台的稳定运行和精密定位。

通过以上的检索发现，以上技术方案没有影响本发明的新颖性；并且以上专利文件的相互组合没有破坏本发明的创造性。

发明内容

本发明正是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，提供了一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，升降机构通过车载转台支撑架安装于车身顶部，偏航机构安装于所述升降机构上，俯仰机构安装于所述偏航机构上，车载转台控制箱设于所述车身内，所述俯仰机构包括俯仰电机总成、离合器总成、中间制动器总成、差速器总成和外部传感器总成；俯仰电机制动器和俯仰电机编码器安装于俯仰伺服电机尾部，所述俯仰伺服电机通过俯仰电机支架固定安装于俯仰机构壳体内底部，其输出端连接俯仰减速器，所述俯仰减速器的输出轴与俯仰驱动第一同步带轮固连，构成所述俯仰电机总成；

离合器本体固定安装于所述俯仰机构壳体内侧壁，离合器传动轴中部通过轴承和离合器传动轴支撑座安装于所述俯仰机构壳体内底部，其一端与离合器动圈固定安装，另一端固连差速器输入锥齿轮；离合器衔铁与离合器同步带轮固定连接，并经轴承安装于所述离合器传动轴上；俯仰驱动第二同步带轮位于所述离合器同步带轮和所述离合器传动轴支撑座之间，固定安装于所述离合器传动轴上，构成所述离合器总成；

中间制动器本体通过中间制动器传动轴支撑座固定安装于所述俯仰机构壳体内底部，中间制动器传动轴一端安装于所述俯仰机构壳体侧壁的轴承内孔中，另一端与所述中间制动器本体安装连接；中间制动器衔铁与制动器输入同步带轮固定连接，并固定安装于所述中间制动器传动轴上；制动器输出同步带轮固定安装于所述中间制动器传动轴上，构成所述中间制动器总成；

差速器传动轴中部通过设有轴承的差速器传动轴支撑座固定安装至所述俯仰机构壳体内底部，其一端安装于所述俯仰机构壳体侧壁的轴承孔内，另一端固连差速器输出锥齿轮；差速器输入同步带轮和差速器输出同步带轮固定安装于所述差速器传动轴上，所述差速器输入同步带轮与差速器本体固定连接；所述差速器输入锥齿轮和所述差速器输出锥齿轮位于所述差速器本体内部，所述差速器传动轴和所述离合器传动轴通过轴承与所述差速器本体转动连接；差速器第一锥齿轮和差速器第二锥齿轮设于所述差速器本体内部，分别通过差速器第一中间轴和差速器第二中间轴与所述差速器本体转动连接，构成所述差速器总成；

俯仰第一输出轴和俯仰第二输出轴同轴设于U型俯仰架两侧，所述俯仰第一输出轴和所述俯仰第二输出轴的内端与所述U型俯仰架固连，外端分别连接至所述俯仰机构壳体侧壁的轴承孔内；俯仰输出同步带轮固定安装于所述俯仰第一输出轴上，俯仰角度编码器本体安装于所述俯仰机构壳体内侧壁上，所述俯仰第二输出轴与俯仰角度编码器转动体固连；外部传感器安装于所述U型俯仰架上，构成所述外部传感器总成；

所述俯仰驱动第一同步带轮和所述俯仰驱动第二同步带轮通过俯仰驱动同步带连接，离合器同步带轮和所述制动器输入同步带轮通过所述离合器同步带连接，所述制动器输出同步带轮和差速器输入同步带轮通过制动器同步带轮连接，所述差速器输出同步带轮和所述俯仰输出同步带轮通过俯仰输出同步带连接；所述差速器输入锥齿轮和所述差速器输出锥齿轮均与所述差速器第二锥齿轮和所述差速器第一锥齿轮啮合。

进一步的，偏航电机制动器和偏航电机编码器安装于偏航伺服电机尾部，所述偏航伺服电机的输出端与偏航减速器固连，所述偏航减速器竖直安装于偏航机构底座下方；所述偏航减速器的输出轴穿过所述偏航机构底座设置，并与位于所述偏航机构底座上方的偏航驱动小带轮固连；交叉滚子轴承外圈安装于所述偏航机构底座上方，交叉滚子轴承内圈通过交叉滚子转动安装于所述交叉滚子轴承外圈内，偏航驱动大带轮固连于所述交叉滚子轴承内圈外部；所述偏航驱动大带轮和所述偏航驱动小带轮通过偏航驱动同步带连接，构成所述偏航机构；所述俯仰机构壳体安装于所述交叉滚子轴承内圈顶部。

进一步的，俯仰机构导线管呈管状结构，位于所述交叉滚子轴承内圈内部，贯穿所述交叉滚子轴承内圈和所述偏航机构底座设置。

进一步的，电动机和直线轴承竖直安装于电动缸安装面板底部；升降电机和升降电机制动器安装于所述电动缸底部，电动缸输出轴穿过所述电动缸安装面板竖直朝上设置；导向轴安装于所述直线轴承内，并穿过所述电动缸安装面板设置；电动缸输出面板固定安装于所述电动缸输出轴和所述导向轴顶部，构成所述升降机构；所述偏航机构底座安装于所述电动缸输出面板上。

进一步的，转台控制器及与其数据连通的俯仰电机驱动器、偏航电机驱动器、升降电机驱动器和光电耦合器设于控制箱外壳内，触摸屏和三轴操纵杆设于所述控制箱外壳外部，位于中控台附近，并与所述转台控制器数据连通，构成所述车载转台控制箱。

进一步的，所述俯仰机构壳体底部中心位置设圆孔，并于所述圆孔处安装导电滑环，所述俯仰伺服电机、所述俯仰电机制动器、所述俯仰电机编码器、所述离合器本体、所述中间制动器本体、所述俯仰角度编码器本体和所述外部传感器上的导线穿过所述圆孔与所述导电滑环贴合设置，导线末端连接至所述车载转台控制箱内。

本发明提供了一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，具有以下有益效果：

1、外部传感器安装在伺服控制转台上，伺服控制转台设有俯仰机构、偏航机构和升降机构，大大增加了外部传感器的环境探测范围；

2、偏航机构根据车辆行驶状态信息如方向盘转角和车速跟随运动，同步调整外部传感器的偏航角，进而确保外部传感器能够及时提供汽车行进方向上的环境、道路信息；

3、俯仰机构利用差速原理传动，将俯仰伺服电机的匀速旋转运动转化为往复旋转运动，避免电机转向频繁改变导致的电机寿命和转动平稳性急剧下降；

4、俯仰机构输出的转动周期及角度范围可通过控制软件进行手动设置和调整，适应性好，适用范围广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明俯仰机构A-A处的剖视图；

图3为本发明俯仰机构B-B处的剖视图；

图4为本发明俯仰机构C-C处的剖视图；

图5为本发明偏航机构的主视图；

图6为本发明偏航机构D-D处的剖视图；

图7为本发明升降机构的主视图；

图8为本发明车载转台控制箱的线路连接示意图；

图9为本发明安装方式示意图。

图中：

1、俯仰机构，101、壳体，111、俯仰伺服电机，112、俯仰电机制动器，113、俯仰电机编码器，114、俯仰减速器，115、俯仰电机支架，116、俯仰驱动第一同步带轮，117、俯仰驱动第二同步带轮，118、俯仰驱动同步带，119、导电滑环，121、离合器传动轴，122、离合器本体，123、离合器动圈，124、离合器衔铁，125、离合器同步带轮，126、制动器输入同步带轮，127、离合器同步带，128、离合器传动轴支撑座，131、中间制动器传动轴，132、中间制动器传动轴支撑座，133、中间制动器本体，134、中间制动器衔铁，135、制动器输出同步带轮，136、差速器输入同步带轮，137、制动器同步带轮，141、差速器传动轴，142、差速器传动轴支撑座，143、差速器本体，144、差速器输入锥齿轮，145、差速器第一中间轴，146、差速器第一锥齿轮，147、差速器第二中间轴，148、差速器第二锥齿轮，149、差速器输出锥齿轮，151、差速器输出同步带轮，152、俯仰输出同步带轮，153、俯仰输出同步带，154、俯仰第一输出轴，155、U型俯仰架，156、俯仰第二输出轴，157、俯仰角度编码器本体，158、俯仰角度编码器转动体，161、外部传感器；2、偏航机构，201、偏航机构底座，211、偏航伺服电机，212、偏航电机制动器，213、偏航电机编码器，214、偏航减速器，215、偏航驱动小带轮，216、偏航驱动大带轮，217、偏航驱动同步带，221、交叉滚子轴承内圈，222、交叉滚子轴承外圈，223、交叉滚子，231、俯仰机构导线管；3、升降机构，301、电动缸，302、升降电机，303、升降电机制动器，304、电动缸输出轴，305、电动缸安装面板，306、电动缸输出面板，307、直线轴承，308、导向轴；4、车载转台控制箱，401、控制箱外壳，402、转台控制器，403、俯仰电机驱动器，404、偏航电机驱动器，405、升降电机驱动器，406、光电耦合器，407、触摸屏，408、三轴操纵杆；5、车载转台支撑架；6、车身。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

如图1～图9所示，其结构关系为：升降机构3通过车载转台支撑架5安装于车身6顶部，偏航机构2安装于升降机构3上，俯仰机构1安装于偏航机构2上，车载转台控制箱4设于车身内，用于控制俯仰机构1、偏航机构2和升降机构3的工作。

俯仰机构1包括俯仰电机总成、离合器总成、中间制动器总成、差速器总成和外部传感器总成；俯仰电机制动器112和俯仰电机编码器113安装于俯仰伺服电机111尾部，俯仰伺服电机111通过俯仰电机支架115固定安装于俯仰机构壳体101内底部，其输出端连接俯仰减速器114，俯仰减速器114的输出轴与俯仰驱动第一同步带轮116固连，构成俯仰电机总成；

离合器本体22固定安装于俯仰机构壳体101内侧壁，离合器传动轴121中部通过轴承和离合器传动轴支撑座128安装于俯仰机构壳体101内底部，其一端与离合器动圈123固定安装，另一端固连差速器输入锥齿轮144；离合器衔铁124与离合器同步带轮125固定连接，并经轴承安装于离合器传动轴121上；俯仰驱动第二同步带轮117位于离合器同步带轮125和离合器传动轴支撑座128之间，固定安装于离合器传动轴121上，构成离合器总成；

中间制动器本体133通过中间制动器传动轴支撑座132固定安装于俯仰机构壳体101内底部，中间制动器传动轴131一端安装于俯仰机构壳体101侧壁的轴承内孔中，另一端与中间制动器本体133安装连接；中间制动器衔铁134与制动器输入同步带轮126固定连接，并固定安装于中间制动器传动轴131上；制动器输出同步带轮135固定安装于中间制动器传动轴131上，构成中间制动器总成；

差速器传动轴141中部通过设有轴承的差速器传动轴支撑座固定安装至俯仰机构壳体101内底部，其一端安装于俯仰机构壳体101侧壁的轴承孔内，另一端固连差速器输出锥齿轮149；差速器输入同步带轮136和差速器输出同步带轮151固定安装于差速器传动轴141上，差速器输入同步带轮136与差速器本体143固定连接；差速器输入锥齿轮144和差速器输出锥齿轮149位于差速器本体143内部，差速器传动轴141和离合器传动轴121通过轴承与差速器本体143转动连接；差速器第一锥齿轮146和差速器第二锥齿轮148设于差速器本体143内部，分别通过差速器第一中间轴145和差速器第二中间轴147与差速器本体143转动连接，构成差速器总成；

俯仰第一输出轴154和俯仰第二输出轴156同轴设于U型俯仰架155两侧，俯仰第一输出轴154和俯仰第二输出轴156的内端与U型俯仰架155固连，外端分别连接至俯仰机构壳体101侧壁的轴承孔内；俯仰输出同步带轮152固定安装于俯仰第一输出轴154上，俯仰角度编码器本体157安装于俯仰机构壳体101内侧壁上，俯仰第二输出轴156与俯仰角度编码器转动体158固连；外部传感器161安装于U型俯仰架155上，构成外部传感器总成；

俯仰驱动第一同步带轮116和俯仰驱动第二同步带轮117通过俯仰驱动同步带118连接，离合器同步带轮125和制动器输入同步带轮126通过离合器同步带127连接，制动器输出同步带轮135和差速器输入同步带轮136通过制动器同步带轮137连接，差速器输出同步带轮151和俯仰输出同步带轮152通过俯仰输出同步带153连接；差速器输入锥齿轮144和差速器输出锥齿轮149均与差速器第二锥齿轮148和差速器第一锥齿轮146啮合。

优选的，偏航电机制动器212和偏航电机编码器213安装于偏航伺服电机211尾部，偏航伺服电机211的输出端与偏航减速器214固连，偏航减速器214竖直安装于偏航机构底座201下方；偏航减速器214的输出轴穿过偏航机构底座201设置，并与位于偏航机构底座201上方的偏航驱动小带轮215固连；交叉滚子轴承外圈222安装于偏航机构底座201上方，交叉滚子轴承内圈221通过交叉滚子223转动安装于交叉滚子轴承外圈222内，偏航驱动大带轮216固连于交叉滚子轴承内圈221外部；偏航驱动大带轮216和偏航驱动小带轮215通过偏航驱动同步带217连接，构成偏航机构2；俯仰机构壳体101安装于交叉滚子轴承内圈221顶部。

优选的，俯仰机构导线管231呈管状结构，位于交叉滚子轴承内圈221内部，贯穿交叉滚子轴承内圈221和偏航机构底座201设置，用于放置俯仰机构1中各部件的导线。

优选的，电动机和直线轴承307竖直安装于电动缸安装面板305底部；升降电机302和升降电机制动器303安装于电动缸301底部，电动缸输出轴304穿过电动缸安装面板305竖直朝上设置；导向轴308安装于直线轴承307内，并穿过电动缸安装面板305设置；电动缸输出面板306固定安装于电动缸输出轴304和导向轴308顶部，构成升降机构；偏航机构底座201安装于电动缸输出面板306上。

优选的，转台控制器402及与其数据连通的俯仰电机驱动器403、偏航电机驱动器404、升降电机驱动器405和光电耦合器406设于控制箱外壳401内，触摸屏407和三轴操纵杆408设于控制箱外壳401外部，位于中控台附近，并与转台控制器402数据连通，构成车载转台控制箱。

优选的，俯仰机构壳体101底部中心位置设圆孔，并于圆孔处安装导电滑环119，俯仰伺服电机111、俯仰电机制动器112、俯仰电机编码器113、离合器本体122、中间制动器本体133、俯仰角度编码器本体157和外部传感器161上的导线穿过圆孔与导电滑环119贴合设置，导线末端连接至车载转台控制箱4内。

具体使用时，俯仰伺服电机111始终正转工作，其输出的转速经俯仰减速器114减速后输出至俯仰驱动第一同步带轮116，俯仰驱动第一同步带轮116将动力经俯仰驱动同步带118传递至俯仰驱动第二同步带轮117，俯仰驱动第二同步带轮117带动与其连接的离合器传动轴121转动，进而带动离合器动圈123转动。

当离合器通电、中间制动器通电时，离合器衔铁124与离合器动圈123在电磁力的作用下吸合，离合器衔铁124跟随离合器动圈123运动，与离合器衔铁124连接的离合器同步带轮125随离合器衔铁124与离合器传动轴121同步转动，将动力经离合器同步带127传递至制动器输入同步带轮126，带动中间制动器传动轴131转动，进而带动制动器输出同步带轮135转动，再将动力经制动器同步带137传递至差速器输入同步带轮136，使得与其连接的差速器本体143一起转动，此时由于差速器本体143与差速器输入锥齿轮144的转速相同，差速器第一锥齿轮146和差速器第二锥齿轮148保持不转，差速器输出锥齿轮149与差速器输入锥齿轮144的转速和转动方向也相同。差速器输出锥齿轮149带动差速器传动轴141转动，进而带动差速器输出同步带轮151转动，再将动力经俯仰输出同步带153，带动俯仰输出同步带轮152和俯仰第一输出轴154转动，最终驱动U形俯仰架155正转。

当离合器断电、中间制动器断电时，由于中间制动器传动轴131保持不转，制动器输出同步带轮135也不转动，在制动器同步带137的作用下，差速器输入同步带轮136和与其连接的差速器本体143也不转动，在差速器第一锥齿轮146和差速器第二锥齿轮148的啮合传动下，差速器输出锥齿轮149与差速器输入锥齿轮144的转速相同，但转动方向相反。差速器输出同步带轮151、俯仰输出同步带153、俯仰输出同步带轮152的作用下，驱动U形俯仰架155反转。

离合器和中间制动器在转台控制器402的作用下进行周期性通电、断电，可以实现U形俯仰架155做周期性正转、反转运动，从而带动外部传感器161做周期性俯仰运动。

偏航机构2工作时，偏航伺服电机211输出的转速经偏航减速器214减速后输出至偏航驱动小带轮215，偏航驱动小带轮215将动力经偏航驱动同步带217传递至偏航驱动大带轮216，偏航驱动大带轮216带动与其连接的交叉滚子轴承内圈221转动，进而带动安装于交叉滚子轴承内圈221上的俯仰机构1转动。

升降机构3工作时，升降电机302输出的转速经电动缸301的作用转变成电动缸输出轴304的伸缩运动，带动电动缸输出面板306做上下直线运动，与电动缸输出面板306连接的导向轴308在直线轴承307的内孔中也做上下直线运动，起到导向作用。当需要进行车身6的外部环境检测时，打开车身6顶部的天窗，升降机构3工作，电动缸输出面板306在电动缸输出轴304的带动下做上升运动，俯仰机构1和偏航机构2上升至车辆上方。检测完毕后，电动缸输出轴304做下降运动，俯仰机构1和偏航机构2恢复到初始的底部位置，车身6顶部天窗关闭。

车辆操作人员通过车载转台控制箱4实现各机构的控制。转台控制器402获取车辆行驶状态参数，车辆操作人员通过触摸屏407进行运动模式的选择，并可对控制参数进行设置。控制参数和模式的设置包括但不限于下述情况：

1)往复式俯仰运动模式

俯仰机构1自动实现往复式转动，可以设置俯仰机构1的俯仰角度和周期；

2)随动偏航运动模式

偏航机构2根据车辆转动方向角和车速等信息，做跟随偏航运动；

3)手动控制模式

车辆操作人员使用三轴操纵杆408，分别进行俯仰机构1、偏航机构2和升降机构3的运动控制。

由于俯仰机构1需要在偏航机构2的作用下绕竖直向做旋转运动，为了避免俯仰伺服电机111、俯仰电机制动器112、俯仰电机编码器113、离合器本体122、中间制动器本体133、俯仰角度编码器本体157、外部传感器161上的导线在转动过程中发生缠绕现象，在俯仰机构壳体101底部几何中心位置处设置圆孔并安装有导电滑环119，将这些导线经过导电滑环119后，穿过俯仰机构壳体101底部中心位置处的圆孔，再依次经过位于偏航机构2上的俯仰机构导线管231，升降机构3上的电动缸输出面板306、电动缸安装面板305上的中心圆孔中，最后连接到下方的车载转台控制箱4中。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，升降机构(3)通过车载转台支撑架(5)安装于车身(6)顶部，偏航机构(2)安装于所述升降机构(3)上，俯仰机构(1)安装于所述偏航机构(2)上，车载转台控制箱(4)设于所述车身内，其特征在于：所述俯仰机构(1)包括俯仰电机总成、离合器总成、中间制动器总成、差速器总成和外部传感器总成；俯仰电机制动器(112)和俯仰电机编码器(113)安装于俯仰伺服电机(111)尾部，所述俯仰伺服电机(111)通过俯仰电机支架(115)固定安装于俯仰机构壳体(101)内底部，其输出端连接俯仰减速器(114)，所述俯仰减速器(114)的输出轴与俯仰驱动第一同步带轮(116)固连，构成所述俯仰电机总成；

离合器本体(122)固定安装于所述俯仰机构壳体(101)内侧壁，离合器传动轴(121)中部通过轴承和离合器传动轴支撑座(128)安装于所述俯仰机构壳体(101)内底部，其一端与离合器动圈(123)固定安装，另一端固连差速器输入锥齿轮(144)；离合器衔铁(124)与离合器同步带轮(125)固定连接，并经轴承安装于所述离合器传动轴(121)上；俯仰驱动第二同步带轮(117)位于所述离合器同步带轮(125)和所述离合器传动轴支撑座(128)之间，固定安装于所述离合器传动轴(121)上，构成所述离合器总成；

中间制动器本体(133)通过中间制动器传动轴支撑座(132)固定安装于所述俯仰机构壳体(101)内底部，中间制动器传动轴(131)一端安装于所述俯仰机构壳体(101)侧壁的轴承内孔中，另一端与所述中间制动器本体(133)安装连接；中间制动器衔铁(134)与制动器输入同步带轮(126)固定连接，并固定安装于所述中间制动器传动轴(131)上；制动器输出同步带轮(135)固定安装于所述中间制动器传动轴(131)上，构成所述中间制动器总成；

差速器传动轴(141)中部通过设有轴承的差速器传动轴支撑座固定安装至所述俯仰机构壳体(101)内底部，其一端安装于所述俯仰机构壳体(101)侧壁的轴承孔内，另一端固连差速器输出锥齿轮(149)；差速器输入同步带轮(136)和差速器输出同步带轮(151)固定安装于所述差速器传动轴(141)上，所述差速器输入同步带轮(136)与差速器本体(143)固定连接；所述差速器输入锥齿轮(144)和所述差速器输出锥齿轮(149)位于所述差速器本体(143)内部，所述差速器传动轴(141)和所述离合器传动轴(121)通过轴承与所述差速器本体(143)转动连接；差速器第一锥齿轮(146)和差速器第二锥齿轮(148)设于所述差速器本体(143)内部，分别通过差速器第一中间轴(145)和差速器第二中间轴(147)与所述差速器本体(143)转动连接，构成所述差速器总成；

俯仰第一输出轴(154)和俯仰第二输出轴(156)同轴设于U型俯仰架(155)两侧，所述俯仰第一输出轴(154)和所述俯仰第二输出轴(156)的内端与所述U型俯仰架(155)固连，外端分别连接至所述俯仰机构壳体(101)侧壁的轴承孔内；俯仰输出同步带轮(152)固定安装于所述俯仰第一输出轴(154)上，俯仰角度编码器本体(157)安装于所述俯仰机构壳体(101)内侧壁上，所述俯仰第二输出轴(156)与俯仰角度编码器转动体(158)固连；外部传感器(161)安装于所述U型俯仰架(155)上，构成所述外部传感器总成；

所述俯仰驱动第一同步带轮(116)和所述俯仰驱动第二同步带轮(117)通过俯仰驱动同步带(118)连接，所述离合器同步带轮(125)和所述制动器输入同步带轮(126)通过离合器同步带(127)连接，所述制动器输出同步带轮(135)和差速器输入同步带轮(136)通过制动器同步带轮(137)连接，所述差速器输出同步带轮(151)和所述俯仰输出同步带轮(152)通过俯仰输出同步带(153)连接；所述差速器输入锥齿轮(144)和所述差速器输出锥齿轮(149)均与所述差速器第二锥齿轮(148)和所述差速器第一锥齿轮(146)啮合。

2.根据权利要求1所述的一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，其特征在于：偏航电机制动器(212)和偏航电机编码器(213)安装于偏航伺服电机(211)尾部，所述偏航伺服电机(211)的输出端与偏航减速器(214)固连，所述偏航减速器(214)竖直安装于偏航机构底座(201)下方；所述偏航减速器(214)的输出轴穿过所述偏航机构底座(201)设置，并与位于所述偏航机构底座(201)上方的偏航驱动小带轮(215)固连；交叉滚子轴承外圈(222)安装于所述偏航机构底座(201)上方，交叉滚子轴承内圈(221)通过交叉滚子(223)转动安装于所述交叉滚子轴承外圈(222)内，偏航驱动大带轮(216)固连于所述交叉滚子轴承内圈(221)外部；所述偏航驱动大带轮(216)和所述偏航驱动小带轮(215)通过偏航驱动同步带(217)连接，构成所述偏航机构(2)；所述俯仰机构壳体(101)安装于所述交叉滚子轴承内圈(221)顶部。

3.根据权利要求2所述的一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，其特征在于：俯仰机构导线管(231)呈管状结构，位于所述交叉滚子轴承内圈(221)内部，贯穿所述交叉滚子轴承内圈(221)和所述偏航机构底座(201)设置。

4.根据权利要求2所述的一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，其特征在于：电动机和直线轴承(307)竖直安装于电动缸安装面板(305)底部；升降电机(302)和升降电机制动器(303)安装于所述电动缸(301)底部，电动缸输出轴(304)穿过所述电动缸安装面板(305)竖直朝上设置；导向轴(308)安装于所述直线轴承(307)内，并穿过所述电动缸安装面板(305)设置；电动缸输出面板(306)固定安装于所述电动缸输出轴(304)和所述导向轴(308)顶部，构成所述升降机构；所述偏航机构底座(201)安装于所述电动缸输出面板(306)上。

5.据权利要求1～4中任一项所述的一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，其特征在于：转台控制器(402)及与其数据连通的俯仰电机驱动器(403)、偏航电机驱动器(404)、升降电机驱动器(405)和光电耦合器(406)设于控制箱外壳(401)内，触摸屏(407)和三轴操纵杆(408)设于所述控制箱外壳(401)外部，位于中控台附近，并与所述转台控制器(402)数据连通，构成所述车载转台控制箱。

6.根据权利要求1所述的一种具有往复式俯仰机构的车载可升降双轴伺服控制转台，其特征在于：所述俯仰机构壳体(101)底部中心位置设圆孔，并于所述圆孔处安装导电滑环(119)，所述俯仰伺服电机(111)、所述俯仰电机制动器(112)、所述俯仰电机编码器(113)、所述离合器本体(122)、所述中间制动器本体(133)、所述俯仰角度编码器本体(157)和所述外部传感器(161)上的导线穿过所述圆孔与所述导电滑环(119)贴合设置，导线末端连接至所述车载转台控制箱(4)内。

Images