CN114476075A - 一种吊装载荷姿态稳定平台 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种吊装载荷姿态稳定平台，包括：安装架、定平台、动平台和连杆装置；其中，所述安装架位于所述定平台上方，且所述安装架与所述定平台之间固连，所述定平台通过所述连杆装置与所述动平台相连，所述动平台下方设有安装接口，所述动平台的安装接口用于安装吊装载荷，所述安装架用于安装载机；所述动平台设置有控制电路板，所述控制电路板用于获取所述定平台和所述动平台的姿态，并提供稳定信号，以稳定所述定平台和所述动平台的姿态。吊装载荷姿态稳定平台，通过多个连杆装置组合构成，利用并联机构的高刚性特点，使所搭载载荷在经受冲击后快速恢复初始姿态。具有负载能力强、对载荷重心位置不敏感的特点。

Description

一种吊装载荷姿态稳定平台

技术领域

本发明涉及吊装载荷技术领域，尤其涉及一种吊装载荷姿态稳定平台。

背景技术

稳定平台(云台、稳定器)是航拍、侦察、测绘等场景下常用的设备，用于固定摄像机、控制摄像机视轴的方向、保证摄像机的视轴稳定，由于无人机飞行时会产生姿态改变和抖动，稳定平台可以有效抵消姿态变化和抖动，保证拍摄的质量。

目前大部分的航空稳定平台一般采用串联形式(方位轴、俯仰轴、横滚轴逐级串联)，在稳定平台使用前，需要将载荷的重心尽量调整到稳定平台各轴的交点处(调平)，把由于偏心造成的附加力矩降到最低，这样才能达到比较理想的稳定效果。对于网捕发射器、枪械、火箭发射器等载荷，由于使用过程中会发射弹药，发射时会有较大冲击力、发射后载荷重心变化明显，需要搭载平台具有较强的承载能力和抗冲击能力。串联形式的稳定平台对载荷重心比较敏感，搭载负载波动剧烈的载荷，会出现发射后无法稳定、失控等问题，无法再次瞄准发射。所以这类载荷一般都是直接固定在载机上，载荷的指向跟随载机，难以实现载荷指向的稳定和独立控制。

为了便于无人机等航空平台搭载网捕发射器、枪械、火箭发射器等发射前后重心变化较大和有冲击力的载荷，解决载荷连续可靠发射和指向稳定可控的问题，需要一种承载力强、刚性好、冲击后能够快速恢复初始姿态的稳定平台。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供了一种吊装载荷姿态稳定平台。

本实施例提供一种吊装载荷姿态稳定平台，所述吊装载荷姿态稳定平台包括：安装架、定平台、动平台和连杆装置；其中，所述安装架位于所述定平台上方，且所述安装架与所述定平台之间固连，所述定平台通过所述连杆装置与所述动平台相连，所述动平台下方设有安装接口，所述动平台的安装接口用于安装吊装载荷，所述安装架用于安装载机；所述动平台设置有控制电路板，所述控制电路板用于获取所述定平台和所述动平台的姿态，并提供稳定信号，以稳定所述定平台和所述动平台的姿态。

可选的，所述定平台为上下盖板为六边形的盒子结构，所述定平台内部通过多组减速电机和同步带传动驱动对应的旋转运动副，多个所述旋转运动副轴线在同一平面内，两两平行组成一对旋转运动副设备，每对旋转运动副设备之间夹角120°；每个所述旋转运动副上装有一个角度编码器，所述角度编码器用于测量所述旋转运动副的角度。

可选的，所述动平台为上下盖板为六边形的盒子结构，所述动平台的上盖板上设置有多个转动副安装孔，所述转动副安装孔上安装有组合球铰；所述动平台的内部设置的所述控制电路板与所述定平台中的所述减速电机和所述编码器相连；且所述定平台和所述动平台上分别设置有姿态传感器，所述定平台和所述动平台上分别设置的姿态传感器均与所述控制电路板连接；所述定平台和所述动平台上设置的姿态传感器用于获取所述定平台和所述动平台的姿态，为所述控制电路板提供输入和反馈信号，以使得所述控制电路板提供稳定信号。

可选的，所述连杆装置为包含组合球铰的连杆机构，所述连杆机构由曲柄连杆、柱形连杆及之间相连的所述组合球铰构成，所述连杆机构两端分别与所述定平台的所述旋转运动副以及所述动平台的所述组合球铰相连，多个所述连杆装置与所述定平台和所述动平台一起，形成具有多个支路的并联机构。

可选的，所述组合球铰为一个由3个旋转副串联而成的球副机构，三个旋转副的轴线相交于一点，相交点为所述球副机构的回转中心。

可选的，所述连杆装置均使用所述减速电机和同步带传动，通过改变所述减速电机的安装座与所述旋转运动副的距离调节所述同步带的张紧程度调整。

本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本发明实施例提供的吊装载荷姿态稳定平台，包括：安装架、定平台、动平台和连杆装置；其中，所述安装架位于所述定平台上方，且所述安装架与所述定平台之间固连，所述定平台通过所述连杆装置与所述动平台相连，所述动平台下方设有安装接口，所述动平台的安装接口用于安装吊装载荷，所述安装架用于安装载机；所述动平台设置有控制电路板，所述控制电路板用于获取所述定平台和所述动平台的姿态，并提供稳定信号，以稳定所述定平台和所述动平台的姿态。吊装载荷姿态稳定平台，通过多个连杆装置组合构成，利用并联机构的高刚性特点，应用并联机构的姿态稳定控制技术，使所搭载载荷在经受冲击后快速恢复初始姿态。具有负载能力强、对载荷重心位置不敏感的特点，适用于网捕发射器、枪械、火箭发射器等发射时具有较大后坐力、会对安装平台产生较大冲击干扰的载荷搭载。相对于传统云台，载荷发射产生的冲击力对稳定平台的影响较小，可以快速恢复到瞄准姿态。稳定平台对载荷发射后的重心改变不敏感，仍可以保持姿态稳定，不影响后续再次发射。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种吊装载荷姿态稳定平台的基本结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种定平台内部的基本结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种动平台内部的基本结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种连杆装置的基本结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种组合球铰的基本结构示意图；

附图标记说明：

1、安装架；2、定平台；3、动平台；4、连杆装置；5、组合球铰；201、减速电机；202、同步带传动；203、旋转运动副；204、角度编码器；205、电机安装座；301、转动副安装孔；302、控制电路板；303、电缆；304、安装接口；401、曲柄连杆；402、柱形连杆。

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中的附图，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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。

图1为本发明实施例提供的一种吊装载荷姿态稳定平台2，如图1所示，所述吊装载荷姿态稳定平台包括：安装架1、定平台2、动平台3和连杆装置4；其中，所述安装架1位于所述定平台2上方，且所述安装架1与所述定平台2之间固连，所述定平台2通过所述连杆装置4与所述动平台3相连，所述动平台3下方设有安装接口304，所述动平台3的安装接口304用于安装吊装载荷，所述安装架1用于安装载机；所述动平台3设置有控制电路板302，所述控制电路板302用于获取所述定平台2和所述动平台3的姿态，并提供稳定信号，以稳定所述定平台2和所述动平台3的姿态。在一些示例中，连杆装置4的数量为6。

在本实施例的一些示例中，如图2所示，所述定平台2为上下盖板为六边形的盒子结构，所述定平台2内部通过多组减速电机201和同步带传动202驱动对应的旋转运动副203，多个所述旋转运动副203轴线在同一平面内，两两平行组成一对旋转运动副设备，每对旋转运动副设备之间夹角120°；每个所述旋转运动副203上装有一个角度编码器204，所述角度编码器204用于测量所述旋转运动副203的角度。在一些示例中，具有六组减速电机201和同步带传动202，对应的有六个旋转运动副203，也即，定平台2通过6组减速电机201和同步带传动202驱动6个旋转运动副203，且6个旋转运动副203轴线在同一平面内，两两平行组成3对，每对之间夹角120°。每个旋转运动副203上装有一个角度编码器204用于测量旋转运动副203的角度。减速电机201的安装座位置可调，通过改变电机安装座205与旋转运动副203的距离实现同步带的张紧程度调整。应当理解的是，旋转运动副设备之间的夹角并不限定为120°，可以由相关人员灵活设置，具体的，可以为90-150°，优选的，为120°，且每对旋转运动副设备之间的夹角可以存在细微差别，例如，一旋转运动副设备之间的夹角为123°，一旋转运动副设备之间的夹角为117°。

在本实施例的一些示例中，如图3所示，所述动平台3为上下盖板为六边形的盒子结构，所述动平台3的上盖板上设置有多个转动副安装孔206，所述转动副安装孔206上安装有组合球铰5；所述动平台3的内部设置的所述控制电路板302与所述定平台2中的所述减速电机201和所述编码器相连；且所述定平台2和所述动平台3上分别设置有姿态传感器，所述定平台2和所述动平台3上分别设置的姿态传感器均与所述控制电路板302连接；所述定平台2和所述动平台3上设置的姿态传感器用于获取所述定平台2和所述动平台3的姿态，为所述控制电路板302提供输入和反馈信号，以使得所述控制电路板302提供稳定信号。在一些示例中，所述的动平台3的上盖板上设置有6个转动副安装孔206，各个转动副安装孔206上分别设置有组合球铰5，也即，存在六个组合球铰5。动平台3的盒子结构中装有稳定平台2的控制电路板302，用于实现电机的驱动和稳定平台2姿态控制，具体的，控制电路板302通过电缆303与定平台2中的减速电机201和编码器相连。控制电路板302上连接有2个姿态传感器，分别固定在定平台2和动平台3上，用于获取定平台2和动平台3的姿态，为稳定平台2的整体姿态控制提供输入和反馈信号。动平台3下盖板上有安装接口304，用于安装吊装载荷，在一些示例中，姿态传感器为六轴姿态传感器，控制电路板302还可以通过无线连接的方式与定平台2中的减速电机201和编码器相连。

在本实施例的一些示例中，如图4所示，所述连杆装置4为包含组合球铰5的连杆机构，所述连杆机构由曲柄连杆401、柱形连杆402及之间相连的所述组合球铰5构成，所述连杆机构两端分别与所述定平台2的所述旋转运动副203以及所述动平台3的所述组合球铰5相连，多个所述连杆装置4与所述定平台2和所述动平台3一起，形成具有多个支路的并联机构。具体的，所述连杆装置4为包含组合球铰5的连杆机构，连杆机构由曲柄连杆401、柱形连杆402及之间相连的组合球铰5构成，连杆机构两端分别与定平台2的旋转运动副203以及动平台3的组合球铰5相连。在一些示例中，6个连杆装置4与定平台2和动平台3一起，形成了一套具有6个支路的并联机构。

在本实施例的一些示例中，如图5所示，所述组合球铰5为一个由3个旋转副串联而成的球副机构，三个旋转副的轴线相交于一点，相交点为所述球副机构的回转中心。组合球铰5可以实现球副的运动功能，同时比传统球头结构的球副转动范围大，可以增大并联机构的工作空间，便于稳定平台2所搭载载荷的大范围指向。

在本实施例的一些示例中，所述连杆装置4均使用所述减速电机201和同步带传动202，通过改变所述减速电机201的安装座与所述旋转运动副203的距离调节所述同步带的张紧程度。

在本实施例的一些示例中，通过将吊装载荷(如网捕发射器等)安装在动平台3下盖板的安装接口304上，将安装架1与载机(如无人机等)的挂载点相连接，使稳定平台2处于载机和吊装载荷之间。本实施例提供的吊装载荷姿态稳定平台2工作时，定平台2随载机运动，其姿态与载机相同，动平台3中的控制电路板302根据姿态传感器测得的定平台2和动平台3的姿态，驱动定平台2中的减速电机201通过同步带带动连杆装置4运动，并根据角度编码器204测量的各连杆装置4的运动角度实现闭环控制，使动平台3保持在给定的姿态下，给定姿态可以根据输入的控制指令改变，控制指令通过外部控制终端(机载计算机或遥控器)输入给控制电路板302。这样，可以使吊装载荷在载机运动时，仍保持在相对稳定的姿态下，更利于载荷的指向和瞄准。

本实施例提供的吊装载荷姿态稳定平台，通过多个连杆装置4组合构成，利用并联机构的高刚性特点，应用并联机构的姿态稳定控制技术，使所搭载载荷在经受冲击后快速恢复初始姿态。具有负载能力强、对载荷重心位置不敏感的特点，适用于网捕发射器、枪械、火箭发射器等发射时具有较大后坐力、会对安装平台产生较大冲击干扰的载荷搭载。相对于传统云台，载荷发射产生的冲击力对稳定平台的影响较小，可以快速恢复到瞄准姿态。稳定平台对载荷发射后的重心改变不敏感，仍可以保持姿态稳定，不影响后续再次发射。

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。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种吊装载荷姿态稳定平台，其特征在于，所述吊装载荷姿态稳定平台包括：安装架、定平台、动平台和连杆装置；

其中，所述安装架位于所述定平台上方，且所述安装架与所述定平台之间固连，所述定平台通过所述连杆装置与所述动平台相连，所述动平台下方设有安装接口，所述动平台的安装接口用于安装吊装载荷，所述安装架用于安装载机；

所述动平台设置有控制电路板，所述控制电路板用于获取所述定平台和所述动平台的姿态，并提供稳定信号，以稳定所述定平台和所述动平台的姿态。

2.根据权利要求1所述的吊装载荷姿态稳定平台，其特征在于，所述定平台为上下盖板为六边形的盒子结构，所述定平台内部通过多组减速电机和同步带传动驱动对应的旋转运动副，多个所述旋转运动副轴线在同一平面内，两两平行组成一对旋转运动副设备，每对旋转运动副设备之间夹角120°；

每个所述旋转运动副上装有一个角度编码器，所述角度编码器用于测量所述旋转运动副的角度。

3.根据权利要求2所述的吊装载荷姿态稳定平台，其特征在于，所述动平台为上下盖板为六边形的盒子结构，所述动平台的上盖板上设置有多个转动副安装孔，所述转动副安装孔上安装有组合球铰；所述动平台的内部设置的所述控制电路板与所述定平台中的所述减速电机和所述编码器相连；且所述定平台和所述动平台上分别设置有姿态传感器，所述定平台和所述动平台上分别设置的姿态传感器均与所述控制电路板连接；所述定平台和所述动平台上设置的姿态传感器用于获取所述定平台和所述动平台的姿态，为所述控制电路板提供输入和反馈信号，以使得所述控制电路板提供稳定信号。

4.根据权利要求3所述的吊装载荷姿态稳定平台，其特征在于，所述连杆装置为包含组合球铰的连杆机构，所述连杆机构由曲柄连杆、柱形连杆及之间相连的所述组合球铰构成，所述连杆机构两端分别与所述定平台的所述旋转运动副以及所述动平台的所述组合球铰相连，多个所述连杆装置与所述定平台和所述动平台一起，形成具有多个支路的并联机构。

5.根据权利要求4所述的吊装载荷姿态稳定平台，其特征在于，所述组合球铰为一个由3个旋转副串联而成的球副机构，三个旋转副的轴线相交于一点，相交点为所述球副机构的回转中心。

6.根据权利要求5所述的吊装载荷姿态稳定平台，其特征在于，所述连杆装置均使用所述减速电机和同步带传动，通过改变所述减速电机的安装座与所述旋转运动副的距离调节所述同步带的张紧程度调整。

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