CN111660280A - 一种3ucu+pu三自由度稳定平台 - Google Patents
一种3ucu+pu三自由度稳定平台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111660280A CN111660280A CN202010401868.8A CN202010401868A CN111660280A CN 111660280 A CN111660280 A CN 111660280A CN 202010401868 A CN202010401868 A CN 202010401868A CN 111660280 A CN111660280 A CN 111660280A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platform
- 3ucu
- hinge
- face
- fixedly connected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 5
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 5
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 206010034719 Personality change Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0072—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics of the hybrid type, i.e. having different kinematics chains
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Invalid Beds And Related Equipment (AREA)
Abstract
一种3UCU+PU三自由度稳定平台，其中，下平台为定基座，上平台为动基座；所述PU支链中的轴套通过立柱与下平台固定，十字铰链与上平台的下端面固联，花键轴与轴套配合，将上平台的自由度限制为横摇、纵摇和升降3个自由度；所述3个UCU支链沿圆周均布，3个UCU支链中的上铰链分别与上平台的下端面固联，3个下铰链和下平台固联，在PU支链高度定位至电动缸行程的一半时，使用捷联惯导装置实时测量舰船的姿态信息，通过姿态信息反解3个电动缸的伸缩长度，再由电动缸驱动上平台做横摇和纵摇运动，稳定安装在上平台的仪器仪表，提高了稳定平台的运动精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种3UCU+PU三自由度稳定平台。
背景技术
对于有定向要求的仪器仪表，如果承载平台本身的姿态在不断的发生变化，就会极大的影响仪器仪表的正常使用，比如机载吊舱，车载或舰载定向跟踪设备等，这种场合就必须要用到稳定平台。将需要稳定的仪器仪表放置在稳定平台工作面上，依靠稳定平台的反向运动抵消承载平台（舰载、机载和车载）本身姿态变化对仪器仪表的影响。
发明内容
本发明其目的就在于提供一种3UCU+PU三自由度稳定平台，解决了电动缸驱动上平台做横摇和纵摇运动，稳定安装在上平台的仪器仪表，提高了稳定平台的运动精度的问题。
为实现上述目的而采取的技术方案是，一种3UCU+PU三自由度稳定平台，包括上平台，所述上平台的下端面经3个UCU支链与下平台的上端面连接，所述上平台的下端面上还连接有1个PU支链，PU支链通过立柱与下平台的上端面固定连接；所述的3个UCU支链均包括有电动缸，电动缸的缸体上安装有伺服电机，电动缸的缸体经下铰链与下平台的上端面固联，电动缸的推杆经上铰链与上平台的下端面固联；所述PU支链包括固定在立柱上端面上的轴套，轴套内配合安装有花键轴，花键轴的下端固定有限位块，花键轴的上端固定有支承座，支承座经十字铰链与上平台的下端面固联，所述支承座的下端固定有外罩，外罩的下端套装在立柱上端的外圆侧壁上，所述外罩与立柱之间设有密封圈；所述上平台的下端面上还安装有捷联惯导装置。
在本发明中，所述上铰链、下铰链和十字铰链均采用万向铰链作为运动副。
在本发明中，所述电动缸的推杆和缸体之间采用圆柱铰链个成运动副。
在本发明中，所述花键轴和轴套之间采用平移铰链个成运动副；花键轴为外圆侧壁上沿圆周均布6个键，轴套相对应开有6个均布的键槽，二者相互配合使用只允许上平台竖直升降。
在本发明中，所述的1个UCU支链包括1个电动缸，在1个电动缸的缸体上的分别固联1个下铰链和1个伺服电机，电动缸的推杆的上端固联1个上铰链；所述的3个UCU支链沿圆周均布，且分别与上平台和下平台固联，通过3个电动缸的推杆的伸缩驱动上平台横摇、纵摇和升降。
在本发明中，所述的上平台抬升到电动缸行程的一半并固定时，上平台的运动范围最大，这时由上平台、下平台和3个UCU支链构成一个并联机构。
有益效果
与现有技术相比本发明具有以下优点。
1. 本发明与采用串联机构实现的稳定平台相比，没有轴系累计误差，运动精度高；
2. 本发明与采用并联机构实现的6自由度Stewart平台相比，减少了分支个数，降低了生产成本，可以提高产品市场竞争力；
3. 本发明中上铰链、下铰链和十字铰链内置精密轴承实现万向铰链，替代传统的球铰链，提高了稳定平台的运动精度。
附图说明
图1为本发明的局部剖面图；
图2为本发明安装负载示意图；
图3为本发明外形示意图；
图4为本发明外形示意图；
图5为本发明电动缸示意图；
图6为本发明上铰链示意图；
图7为本发明下铰链示意图；
图8为本发明十字铰链示意图；
图9为本发明花键轴个件示意图；
图中所示：1.上平台，2.上铰链，3.推杆，4.缸体，5.伺服电机，6.下铰链，7.下平台，8.立柱，9.限位块，10.花键轴，11.轴套，12.外罩，13.支承座，14.十字铰链，15.捷联惯导装置，16.密封圈，17.仪器仪表。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1-图7所示的一种3UCU+PU三自由度稳定平台，包括上平台1，所述上平台1的下端面经3个UCU支链与下平台7的上端面连接，所述上平台1的下端面上还连接有1个PU支链，PU支链通过立柱8与下平台7的上端面固定连接；所述的3个UCU支链均包括有电动缸，电动缸的缸体4上安装有伺服电机5，电动缸的缸体4经下铰链6与下平台7的上端面固联，电动缸的推杆3经上铰链2与上平台1的下端面固联；所述PU支链包括固定在立柱8上端面上的轴套11，轴套11内配合安装有花键轴10，花键轴10的下端固定有限位块9，花键轴10的上端固定有支承座13，支承座13经十字铰链14与上平台1的下端面固联，所述支承座13的下端固定有外罩12，外罩12的下端套装在立柱8上端的外圆侧壁上，所述外罩12与立柱8之间设有密封圈16；所述上平台1的下端面上还安装有捷联惯导装置15。
所述上铰链2、下铰链6和十字铰链14均采用万向铰链作为运动副。
所述电动缸的推杆3和缸体4之间采用圆柱铰链个成运动副。
所述花键轴10和轴套11之间采用平移铰链个成运动副；花键轴10为外圆侧壁上沿圆周均布6个键，轴套11相对应开有6个均布的键槽，二者相互配合使用只允许上平台竖直升降，限位块9固定在花键轴10的下端，防止花键轴10与轴套11脱开。
所述的1个UCU支链包括1个电动缸，在1个电动缸的缸体4上的分别固联1个下铰链6和1个伺服电机5，电动缸的推杆3的上端固联1个上铰链2；所述的3个UCU支链沿圆周均布，且分别与上平台1和下平台7固联，通过3个电动缸的推杆3的伸缩驱动上平台1横摇、纵摇和升降。
所述的上平台1抬升到电动缸行程的一半并固定时，上平台1的运动范围最大，这时由上平台1、下平台7和3个UCU支链构成一个并联机构。
本发明中，所述上铰链2、推杆3、缸体4、伺服电机5和下铰链6组成1个UCU支链；所述十字铰链14、支承座13、花键轴10、轴套11和限位块9组成PU支链；其中推杆3、缸体4和伺服电机5组成电动缸；以下平台7为定基座，立柱8下端用螺钉固定在下平台7上端面，立柱8上端用螺钉固定轴套11；PU支链的十字铰链14与上平台1用螺钉固联，PU支链的花键轴10与轴套11配合，将上平台1的自由度限制为横摇、纵摇和升降；所述的3个UCU支链的下铰链6分别与下平台7固定，3个UCU支链的上铰链2分别与上平台1固定，通过3个电动缸的推杆的伸缩实现横摇和纵摇；所述外罩12用螺钉固定在支承座13的下端，密封圈16套在立柱8的上端外圆侧壁上，外罩12与密封圈16相互配合保护花键轴10以及立柱8内部的其它元器件；所述捷联惯导装置用于舰船姿态信号的实时测量。
在本发明的上平台1上端面安装了待测试的仪器仪表17，将下平台7固定在某个舰船甲板或汽车车架上，在舰船或汽车行驶的过程中，稳定平台控制器会根据捷联惯导装置实时反馈的姿态信息控制3个电动缸的伸缩变化，以稳定仪器仪表最终的姿态。
本发明中出现的字母缩写解释如下：U代表Universal Joint，表示万向铰；C代表Cylindrical Joint，表示圆柱铰链；P代表Prismatic Joint，表示平移铰链，S代表Spherical Joint，表示球铰；本发明是在上平台1和下平台7之间安装3个UCU支链和1个PU支链，实现上平台1横摇和纵摇的功能；具体为：
1、将下平台7设为定基座，将轴套11通过立柱8固定在下平台7，PU支链中的花键轴10与轴套11配合使用形成移动副，实现PU支链中花键轴10和十字铰链14整体上下运动；在花键轴10的上端固定有支承座13和十字铰链14，十字铰链14为万向铰链，其上端固定有上平台1，最终上平台的运动范围变位横摇、纵摇和升降；
2、所述的3个沿圆周均布的UCU支链的上端与上平台1固联，其下端与下平台7固联，通过电动缸的推杆3的伸缩驱动上平台实现横摇、纵摇和升降功能；
3、本发明中的升降功能在正常开始工作时会锁定，在稳定平台结束工作时，整个上平台会降低到最低点，降低整个设备的重心高度，提升设备使用安全性。
本发明工作原理是：1、将轴套11固定在立柱8上，立柱8安装在下平台7上，通过PU支链将上平台1相对下平台7的运动关系确定下来，即上平台1相对下平台7有横摇，纵摇和升降3个自由度；
2、将3个UCU支链沿圆周均布在上平台1和下平台7之间，利用电动缸的伸缩功能驱动上平台1横摇、纵摇和升降；
3、本发明的伸缩功能仅在开始和结束工作时使用，在开始工作前3个电动缸同时将上平台1抬起至某一高度，上平台1升至电动缸总行程的一半时，上平台1的摇摆范围最大；在结束工作后，3个电动缸同时收缩至最短长度，伺服电机5断电并抱闸将上平台1锁定至最低位置，降低整个设备的重心高度，提高稳定平台安全性；
4、将下平台7固定在使用承载体（机载，舰载或车载）基座处，利用上平台下端面安装的捷联惯导装置实时向控制器输入姿态信息，控制器根据姿态信息和稳定平台的固有几何参数反解电动缸的伸缩距离，实现实时稳定被测仪器仪表的任务。
Claims (6)
1.一种3UCU+PU三自由度稳定平台，包括上平台（1），其特征在于，所述上平台（1）的下端面经3个UCU支链与下平台（7）的上端面连接，所述上平台（1）的下端面上还连接有1个PU支链，PU支链通过立柱（8）与下平台（7）的上端面固定连接；所述的3个UCU支链均包括有电动缸，电动缸的缸体（4）上安装有伺服电机（5），电动缸的缸体（4）经下铰链（6）与下平台（7）的上端面固联，电动缸的推杆（3）经上铰链（2）与上平台（1）的下端面固联；所述PU支链包括固定在立柱（8）上端面上的轴套（11），轴套（11）内配合安装有花键轴（10），花键轴（10）的下端固定有限位块（9），花键轴（10）的上端固定有支承座（13），支承座（13）经十字铰链（14）与上平台（1）的下端面固联，所述支承座（13）的下端固定有外罩（12），外罩（12）的下端套装在立柱（8）上端的外圆侧壁上，所述外罩（12）与立柱（8）之间设有密封圈（16）；所述上平台（1）的下端面上还安装有捷联惯导装置（15）。
2.根据权利要求1所述的一种3UCU+PU三自由度稳定平台，其特征在于，所述上铰链（2）、下铰链（6）和十字铰链（14）均采用万向铰链作为运动副。
3.根据权利要求1所述的一种3UCU+PU三自由度稳定平台，其特征在于，所述电动缸的推杆（3）和缸体（4）之间采用圆柱铰链个成运动副。
4.根据权利要求1所述的一种3UCU+PU三自由度稳定平台，其特征在于，所述花键轴（10）和轴套（11）之间采用平移铰链个成运动副；花键轴（10）为外圆侧壁上沿圆周均布6个键，轴套（11）相对应开有6个均布的键槽，二者相互配合使用只允许上平台竖直升降。
5.根据权利要求1所述的一种3UCU+PU三自由度稳定平台，其特征在于，所述的1个UCU支链包括1个电动缸，在1个电动缸的缸体（4）上的分别固联1个下铰链（6）和1个伺服电机（5），电动缸的推杆（3）的上端固联1个上铰链（2）；所述的3个UCU支链沿圆周均布，且分别与上平台（1）和下平台（7）固联，通过3个电动缸的推杆（3）的伸缩驱动上平台（1）横摇、纵摇和升降。
6.根据权利要求1所述的一种3UCU+PU三自由度稳定平台，其特征在于，所述的上平台（1）抬升到电动缸行程的一半并固定时，上平台（1）的运动范围最大，这时由上平台（1）、下平台（7）和3个UCU支链构成一个并联机构。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010401868.8A CN111660280B (zh) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 一种3ucu+pu三自由度稳定平台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010401868.8A CN111660280B (zh) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 一种3ucu+pu三自由度稳定平台 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111660280A true CN111660280A (zh) | 2020-09-15 |
| CN111660280B CN111660280B (zh) | 2023-12-26 |
Family
ID=72383518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010401868.8A Active CN111660280B (zh) | 2020-05-13 | 2020-05-13 | 一种3ucu+pu三自由度稳定平台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111660280B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114212219A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-03-22 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种紧凑型水下并联稳定平台及其工作方法 |
| KR20220048368A (ko) * | 2020-10-12 | 2022-04-19 | 현대자동차주식회사 | 로봇용 관절 구조체 및 그러한 구조체를 포함하는 로봇 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110034989A (ko) * | 2009-09-29 | 2011-04-06 | 한양대학교 산학협력단 | 4 자유도 병렬기구 및 이를 이용한 병렬형 4 자유도 바늘삽입장치 |
| CN202922582U (zh) * | 2012-11-16 | 2013-05-08 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种用于飞机装配的并联机构定位平台 |
| CN105047041A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-11 | 北京市星光凯明动感仿真模拟器中心 | 海浪升沉稳定系统及其控制方法 |
| CN106584437A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-04-26 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 七自由度串并混联式对接平台 |
| CN107035814A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-11 | 翟秀强 | 一种传动轴减震伸缩套 |
| CN110711109A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-21 | 燕山大学 | 适用于踝关节康复的变胞并联机构 |
| CN212584658U (zh) * | 2020-05-13 | 2021-02-23 | 九江精密测试技术研究所 | 一种舰载稳定装置 |
-
2020
- 2020-05-13 CN CN202010401868.8A patent/CN111660280B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20110034989A (ko) * | 2009-09-29 | 2011-04-06 | 한양대학교 산학협력단 | 4 자유도 병렬기구 및 이를 이용한 병렬형 4 자유도 바늘삽입장치 |
| CN202922582U (zh) * | 2012-11-16 | 2013-05-08 | 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 | 一种用于飞机装配的并联机构定位平台 |
| CN105047041A (zh) * | 2015-07-24 | 2015-11-11 | 北京市星光凯明动感仿真模拟器中心 | 海浪升沉稳定系统及其控制方法 |
| CN106584437A (zh) * | 2016-12-31 | 2017-04-26 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 七自由度串并混联式对接平台 |
| CN107035814A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-08-11 | 翟秀强 | 一种传动轴减震伸缩套 |
| CN110711109A (zh) * | 2019-09-24 | 2020-01-21 | 燕山大学 | 适用于踝关节康复的变胞并联机构 |
| CN212584658U (zh) * | 2020-05-13 | 2021-02-23 | 九江精密测试技术研究所 | 一种舰载稳定装置 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220048368A (ko) * | 2020-10-12 | 2022-04-19 | 현대자동차주식회사 | 로봇용 관절 구조체 및 그러한 구조체를 포함하는 로봇 |
| KR102395309B1 (ko) * | 2020-10-12 | 2022-05-09 | 현대자동차주식회사 | 로봇용 관절 구조체 및 그러한 구조체를 포함하는 로봇 |
| US11794333B2 (en) | 2020-10-12 | 2023-10-24 | Hyundai Motor Company | Joint structure for robot and robot including same |
| CN114212219A (zh) * | 2021-11-17 | 2022-03-22 | 北京航天控制仪器研究所 | 一种紧凑型水下并联稳定平台及其工作方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111660280B (zh) | 2023-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN212584658U (zh) | 一种舰载稳定装置 | |
| WO2020238310A1 (zh) | 轨道巡检机器人 | |
| CN110108441B (zh) | 一种风洞天平测力试验准备装置 | |
| CN108150782B (zh) | 一种六自由度波浪补偿平台 | |
| CN105459153B (zh) | 铁路隧道衬砌质量无损检测臂架及其检测方法 | |
| CN111660280A (zh) | 一种3ucu+pu三自由度稳定平台 | |
| CN104123866B (zh) | 一种船模强迫横摇实验装置 | |
| CN110243570B (zh) | 用于水面船模操纵性试验的平面运动机构 | |
| CN109733530B (zh) | 一种串并联六自由度主动波浪补偿平台 | |
| CN205004428U (zh) | 高精度垂直定位天线随动扫描架 | |
| CN108862056B (zh) | 一种波浪补偿船用a型门架基座 | |
| KR100853235B1 (ko) | 고정밀 전자식 압력 측정이 우수한 교축·교직용 ｊ.ｐ.ｃ플랫 잭 | |
| CN103433921A (zh) | 三自由度平动力反馈手控器 | |
| CN112093002B (zh) | 一种水面模型强迫横摇试验装置 | |
| CN116101431A (zh) | 一种多自由度主动补偿稳定登乘装置及控制方法 | |
| CN110260110B (zh) | 一种用于波浪补偿的六自由度混联平台 | |
| CN109052193B (zh) | 一种波浪补偿a型门架专用吊接头 | |
| CN207081555U (zh) | 无人机发动机试车台台架 | |
| CN109253839A (zh) | 一种自动平衡工作台 | |
| CN110579334B (zh) | 一种机械式多用船模恢复力测量装置及方法 | |
| CN217978171U (zh) | 一种在高度方向上行程可进行微调的六自由度平台装置 | |
| CN109160460B (zh) | 一种船用曲轴v型检测调整装置 | |
| CN210567234U (zh) | 一种移动式多自由度运动平台 | |
| CN108007642B (zh) | 一种不规则水下航行器浮心测量装置及方法 | |
| CN206618551U (zh) | 一种高精度的桥梁支座压力测试机 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |