CN111055268A

CN111055268A - 4pss+sp型主辅混联自稳平台

Info

Publication number: CN111055268A
Application number: CN201911391167.4A
Authority: CN
Inventors: 路懿; 路扬; 常泽锋; 叶妮佳
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2019-12-30
Filing date: 2019-12-30
Publication date: 2020-04-24
Anticipated expiration: 2039-12-30
Also published as: CN111055268B

Abstract

本发明涉及4PSS+SP型主辅混联自稳平台，属于特种机器人技术领域。4PSS+SP型主辅混联自稳平台，包括机座、主动台、辅动台、PSS型主支链、PSS型辅支链、主球套和辅球套，机座为圆锥台形且内部中空，机座中心设有同轴的上凹球座和下凹球座；主动台通过四套PSS型主支链设置在机座上方；辅动台通过四套PSS型辅支链设置在机座内部；主动台从上到下依次连接设有同轴圆盘和圆柱；辅动台从上到下依次连接设有同轴圆盘、圆柱和配重；主球套和辅球套均设有凸球面和相交球心的通孔，主球套和辅球套的凸球面分别与机座的上凹球座和下凹球座球副联接；主动台和辅动台的圆柱分别与主球套和辅球套的通孔移动副联接。

Description

4PSS+SP型主辅混联自稳平台

技术领域

本发明涉及一种4PSS+SP型主辅混联自稳平台，属于特种机器人技术领域。

背景技术

舰船深海航行中常遇到狂风巨浪，使得舰船炮座随船体剧烈摇摆，导致炮手难以击中目标，也使得舰船甲板剧烈摇摆，难以在甲板平台上平稳升降飞机，也常会导致轮船乘客晕船和驾驶员疲劳。当长途客车在崎岖道路高速行驶，也会增加乘客晕车的难受程度和驾驶员疲劳强度。当救护车在崎岖道路高速行驶，车体的剧烈摇摆会加重被救病人的病情。如何解决上述问题一直受到人们高度的关注。

在平衡装置方面，人们已经开展了多种平衡装置设计和研究。2009年授权的国家发明专利：CN100546873公开了一种自动减振平衡台，该平衡台固定在直升飞机等运动载体上，自动减少放置在平台上物体或人的振动保持其稳定状态。2011年申请公布号：CN103159002A公开了一种矿用链斗提升机的四链平衡装置，利用重力实现矿用链斗稳定平衡。2013年申请公布号：CN103043184A公开的是趸船自动平衡装置，使趸船在活动钢前支座发生较大的移位时依然能自动保持平衡。2004年专利申请公布号：CN1598351A公布了一种重力自平衡装置可应用于各种悬臂式及类悬臂式吊载机上。2012年德国西门子公司申请专利公布号：CN102641132A公开了一种具有重力平衡装置的C臂X射线设备，是利用重力平衡的且可以无转矩地停留在任意的旋转位置。2014年申请公布号：CN104483068A是一种电磁重力平衡装置，利用电磁力克服了现有的重力平衡结构的系统惯量大，动态响应速度低的缺点，实现重力平衡。2015年申请公布号：CN104390656A是一种四自由度被动随动重力平衡装置，利用滑轮组实现转臂重力平衡。2016年发明授权专利CN104000640B公开了一种主从同构遥操作骨折复位机构，包括1个操作并联平台组件和1个骨折复位机构，辅助医生实现骨折复位的功能。2017年发明授权专利ZL201510334847.8公开的是重锤式球铰回转平衡台，利用重锤自动驱动平衡台平衡。但对于舰船用的大型重载平衡台，需要提供大质量的重锤和容纳大质量重锤自由摆动的空间，这不仅增大平衡台系统自身重量和体积，又需要为重锤自由摆动提供足够大的空间。如何用小质量重锤自由摆动和小摆动空间实现大型重载更多自由度平衡台的自动平衡是尚未解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种4PSS+SP型主辅混联自稳平台，来解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种4PSS+SP型主辅混联自稳平台，包括机座、主动台、辅动台、PSS型主支链、PSS型辅支链、主球套和辅球套，机座为圆锥台形且内部中空，机座中心设有同轴的上凹球座和下凹球座；主动台通过四套PSS型主支链设置在机座上方；辅动台通过四套PSS型辅支链设置在机座内部；所述主动台从上到下依次连接设有同轴圆盘和圆柱；所述辅动台从上到下依次连接设有同轴圆盘、圆柱和配重；所述主球套和辅球套均设有凸球面和相交球心的通孔，所述主球套和辅球套的凸球面分别与机座的上凹球座和下凹球座球副联接；所述主动台和辅动台的圆柱分别与主球套和辅球套的通孔移动副联接；四个PSS型辅支链通过控制四个PSS型主支链随动使主动台保持水平。

本发明技术方案的进一步改进在于：机座圆周均布设有四套缸阀孔组；每套缸阀孔组包括缸孔和与缸孔同轴且连通的两端小通孔以及平行缸孔的阀孔和与阀孔同轴且连通的两端小通孔；所述阀孔的中部直径大于两端直径；阀孔通过两个通道与缸孔连通。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述PSS型主支链包括活塞杆和主连杆，所述活塞杆的中部和两端设有同轴凸圆台和圆柱，凸圆台和圆柱分别与机座的缸孔和缸孔两端的小通孔移动副联接；所述主连杆两端分别与活塞杆上端和主动台的圆盘球副联接。

本发明技术方案的进一步改进在于：所述PSS型辅支链包括阀芯杆和辅连杆，所述阀芯杆的中部和两端设有同轴三段凸圆台和圆柱，三段凸圆台和圆柱分别与机座的阀孔和阀孔两端的小通孔移动副联接；所述辅连杆两端分别与阀芯杆上端和辅动台的圆盘球副联接。

本发明技术方案的进一步改进在于：配重为圆柱形。

本发明技术方案的进一步改进在于：还包括弹簧；所述弹簧两端分别抵在所述主动台的圆盘下面与所述机座上端面。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：

本发明利用小质量重锤保持辅动台水平，利用四个PSS型辅支链作为控制阀来控制四个PSS型主支链的动作，进而通过控制四个PSS型主支链随动使主动台保持水平。本发明具有结构紧凑、重锤摆动空间小、总质量小、靠重力自动平衡多自由度平台、支撑杆较多、平衡支撑能力强、无需平衡控制系统的优点，在军事装备、交通运输相应领域有广泛应用前景。

本发明的自稳平台设置有弹簧，将弹簧两端分别抵在主动台的圆盘下面与机座的上端面，弹簧能够将部分载荷分流到主动台,从而减少主支链驱动力。

本发明将PSS型支链和SP型支链配合使用，使自稳平台的平衡性以及平衡调节性能提高。

附图说明

图1是本发明的结构剖视图；

其中，1、机座，2、主动台，3、辅动台，4、活塞杆，5、主连杆，6、主球套，7、辅球套，8、阀芯杆，9、辅连杆，10、弹簧，11、配重。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：

本发明是一种4PSS+SP型主辅混联自稳平台，利用PSS支链+SP型支链的结构，并且设置主辅两套结构配合来使平台保持稳定。

如图1所示，是该4PSS+SP型主辅混联自稳平台，包括机座1、主动台2、辅动台3、PSS型主支链、PSS型辅支链、主球套6和辅球套7。其中，机座1为圆锥台形且内部中空，机座1中心设有同轴的上凹球座和下凹球座。主动台2通过四套PSS型主支链设置在机座1上方；辅动台3通过四套PSS型辅支链设置在机座1内部。主动台2和辅动台3一般为圆盘形。四套PSS型主支链设置在主动台2下方并且环绕中心均匀分布，四套PSS型辅支链设置在辅动台3的下方同样是绕中心均匀分布。PSS型主支链和PSS型辅支链相对应设置。

如图1所示，机座1圆周均布设有四套缸阀孔组用于同PSS型主支链和PSS型辅支链配合。每套缸阀孔组包括缸孔和与缸孔同轴且连通的两端小通孔，还包括平行于缸孔的阀孔和与阀孔同轴且连通的两端小通孔。所述阀孔的中部直径大于两端直径；阀孔通过两个通道与缸孔连通。液压油通过阀孔能够进入到缸孔。

如图1所示，主动台2从上到下依次连接设有同轴圆盘和圆柱。辅动台3从上到下依次连接设有同轴圆盘、圆柱和配重11。辅动台3与主动台2相比，结构相似，但是尺寸规格小。通常优选地，设置配重11为圆柱形。

主球套6和辅球套7均设有凸球面和相交球心的通孔，主球套6的凸球面与机座1的上凹球座球副联接，辅球套7的凸球面与下凹球座球副联接。同时，主动台2的圆柱向下穿过主球套6，并且与主球套6的通孔移动副联接。辅动台3的圆柱向下穿过辅球套7，并且与辅球套7的通孔移动副联接。球套、球座和圆柱的配合，是SP型支链的结构。

本发明是利用了PSS型支链来对主动台进行平衡调整。所述PSS型主支链包括活塞杆4和主连杆5。如图1所示，活塞杆4的中部和两端一体设有同轴的凸圆台和圆柱，凸圆台和圆柱分别与机座1的缸孔和缸孔两端的小通孔移动副联接。即，活塞杆4的凸圆台与机座1的缸孔移动副连接，活塞杆4的圆柱与缸孔两端的小通孔移动副连接。主连杆5的两端分别与活塞杆4上端和主动台2的圆盘球副联接。

所述PSS型辅支链包括阀芯杆8和辅连杆9。如图1所示，阀芯杆8的中部和两端一体设有同轴的三段凸圆台和圆柱，三段凸圆台和圆柱分别与机座1的阀孔和阀孔两端的小通孔移动副联接。即，阀芯杆8的三段凸圆台部分与阀孔移动副联接，阀芯杆8的圆柱部分与阀孔两端的小通孔移动副联接。辅连杆9的两端分别与阀芯杆8上端和辅动台的圆盘球副联接。

进一步的，该自稳平台还设置有弹簧10，如图1所示，弹簧10两端分别抵在主动台2的圆盘下面与机座1的上端面，弹簧10用于分流主动台2到机座1的载荷, 减少主支链驱动力。

本发明是利用小质量重锤保持辅动台水平，使4个辅支链驱动液控阀芯移动，从而控制4个主支链的液压活塞杆随动，进而迫使4自由度主动台保持水平。阀孔通过两个通道与缸孔连通，缸孔被活塞杆4的凸圆台分为上腔体和下腔体，两个通道的一端分别与上腔体和下腔体连通。两个通道的另一端分别与阀孔的中部和上部的位置连通。PSS型辅支链与阀孔的配合起到的是调节阀的作用，外部液压油通过阀孔并且经过阀芯杆的分配调节能够进入到缸孔中，使液压活塞杆根据需要进行移动。该结构下的自稳平台，具有很好的自动调节平衡的能力。

本发明利用小质量重锤保持辅动台水平，利用四个PSS型辅支链通过控制四个PSS型主支链随动使主动台保持水平，该自稳平台结构紧凑、总质量小、平衡支撑能力强。

本发明的自稳平台可以应用到舰船上，当机座随船甲板或车体等摇摆时，在4自由度主动台上可平稳起降飞机、精准打击目标或减轻眩晕。

Claims

1.一种4PSS+SP型主辅混联自稳平台，包括机座（1）、主动台（2）、辅动台（3）、PSS型主支链、PSS型辅支链、主球套（6）和辅球套（7），其特征在于：机座（1）为圆锥台形且内部中空，机座（1）中心设有同轴的上凹球座和下凹球座；主动台（2）通过四套PSS型主支链设置在机座（1）上方；辅动台（3）通过四套PSS型辅支链设置在机座（1）内部；所述主动台（2）从上到下依次连接设有同轴圆盘和圆柱；所述辅动台（3）从上到下依次连接设有同轴圆盘、圆柱和配重（11）；所述主球套（6）和辅球套（7）均设有凸球面和相交球心的通孔，所述主球套（6）和辅球套（7）的凸球面分别与机座（1）的上凹球座和下凹球座球副联接；所述主动台（2）和辅动台（3）的圆柱分别与主球套（6）和辅球套（7）的通孔移动副联接；四个PSS型辅支链通过控制四个PSS型主支链随动使主动台（2）保持水平。

2.根据权利要求1所述的4PSS+SP型主辅混联自稳平台，其特征在于：机座（1）圆周均布设有四套缸阀孔组；每套缸阀孔组包括缸孔和与缸孔同轴且连通的两端小通孔以及平行缸孔的阀孔和与阀孔同轴且连通的两端小通孔；所述阀孔的中部直径大于两端直径；阀孔通过两个通道与缸孔连通。

3.根据权利要求2所述的4PSS+SP型主辅混联自稳平台，其特征在于：所述PSS型主支链包括活塞杆（4）和主连杆（5），所述活塞杆（4）的中部和两端设有同轴凸圆台和圆柱，凸圆台和圆柱分别与机座（1）的缸孔和缸孔两端的小通孔移动副联接；所述主连杆（5）两端分别与活塞杆（4）上端和主动台（2）的圆盘球副联接。

4.根据权利要求2所述的4PSS+SP型主辅混联自稳平台，其特征在于：所述PSS型辅支链包括阀芯杆（8）和辅连杆（9），所述阀芯杆（8）的中部和两端设有同轴三段凸圆台和圆柱，三段凸圆台和圆柱分别与机座（1）的阀孔和阀孔两端的小通孔移动副联接；所述辅连杆（9）两端分别与阀芯杆（8）上端和辅动台的圆盘球副联接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的4PSS+SP型主辅混联自稳平台，其特征在于：配重（11）为圆柱形。

6.根据权利要求1～4任一项所述的4PSS+SP型主辅混联自稳平台，其特征在于：还包括弹簧（10）；所述弹簧（10）两端分别抵在所述主动台（2）的圆盘下面与所述机座（1）上端面。