CN114857454B - 一种多平台三轴同步联动装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种多平台三轴同步联动装置，包括三向舵机驱动装置、纵向平台连接装置和平台，若干所述平台安装在纵向平台连接装置上，所述三向舵机驱动装置包括Y向单轴舵机、X向单轴舵机、双轴舵机和安装架，所述Y向单轴舵机、X向单轴舵机、双轴舵机均安装在安装架上，所述Y向单轴舵机、X向单轴舵机和双轴舵机均动力输出至纵向平台连接装置，所述Y向单轴舵机、X向单轴舵机、双轴舵机三者的舵机轴轴线相互垂直。对三个原动机的安装方式进行重构，同时通过纵向平台连接装置连接多个平台，通过机械结构弥补了多旋转自由度运动中对多个终端装置同步控制的空白，且原动件的个数与控制单个终端装置的个数一致。

Description

一种多平台三轴同步联动装置

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体指一种多平台三轴同步联动装置。

背景技术

现有的一些多自由度的设备或装置，比如多自由机械臂，多自由度车床，都是针对某个终端物所进行的多自由的提升，比如多自由机械臂是通过在一个舵机上叠加新的舵机从而实现“一个”机械臂可以拥有六个自由度，比如多自由度机床除去常规的沿x轴方向、沿Y轴方向、沿Z轴方向的移动外，还会增加刀具或夹持装置绕X轴、绕Y轴、绕Z轴旋转的自由度，但无论是刀具还是夹持装置都只有“一个”，因此很难实现多个同步作业，对于机械制造业的工作效率产生一定的限制。

发明内容

本发明根据现有技术的不足，提出一种多平台三轴同步联动装置，通过巧妙的机械结构设计，使得多个平台只需要一套三自由度控制系统便可以同步实现绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的旋转运动。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种多平台三轴同步联动装置，包括三向舵机驱动装置、纵向平台连接装置和平台，若干所述平台安装在纵向平台连接装置上，所述三向舵机驱动装置包括Y向单轴舵机、X向单轴舵机、双轴舵机和安装架，所述Y向单轴舵机、X向单轴舵机、双轴舵机均安装在安装架上，所述Y向单轴舵机、X向单轴舵机和双轴舵机均动力输出至纵向平台连接装置，所述Y向单轴舵机、X向单轴舵机、双轴舵机三者的舵机轴轴线相互垂直。

作为优选，所述安装架包括双轴舵机固定支架、双轴舵机活动支架、X向单轴舵机固定支架和Y向单轴舵机固定支架，所述双轴舵机安装至双轴舵机固定支架上，所述双轴舵机的舵机轴上设置有第一舵盘和第二舵盘，所述第一舵盘与双轴舵机活动支架的底部固定连接，所述第二舵盘与双轴舵机活动支架的顶部固定连接，所述纵向平台连接装置通过Z向旋转连接件安装的双轴舵机活动支架的底侧，所述双轴舵机活动支架的上侧固定有板型连接件，所述X向单轴舵机固定支架设置在板型连接件上表面，所述X向单轴舵机安装至X向单轴舵机固定支架，所述Y向单轴舵机通过Y向单轴舵机固定支架设置在X向单轴舵机的上方。

作为优选，所述板型连接件的上表面固定有块状连接件，所述块状连接件的上表面设有倾斜面，所述倾斜面上固定连接有下活页，所述Y向单轴舵机固定支架的下表面方形连接板，所述方形连接板的下表面固定连接有上活页，所述下活页与上活页的一侧铰接。

作为优选，所述双轴舵机活动支架底侧设置有Z向旋转连接件，所述Z向旋转连接件的底端与纵向平台连接装置的顶部相连接。

作为优选，所述纵向平台连接装置包括第一长板、第二长板、第一转件、第二转件、下连接件和若干Z形板，两根所述第二长板平行设置且顶端固定连接至Z向旋转连接件，所述第二长板的底端固定连接至下连接件，所述Z形板的中间位置通过第二光轴可转动安装在第二长板上，所述第二长板上至上而下均匀分布有若干Z形板，所述Z形板的一端通过第一光轴与第一长板相连接，所述第一长板的顶端连接至X向单轴舵机的动力输出端，所述Z形板的另一端与第一转件的一侧固定连接，所述第一转件的另一侧的中心处通过第二轴承与第二转件的一侧可转动连接，所述平台固定安装至第二转件上，所述第二转件的侧壁设有通孔，所述通孔内安装有球头扣，所述球头扣固定连接至第三光轴，所述第三光轴的顶端与Y向单轴舵机的动力输出端相连接。

作为优选，所述X向单轴舵机的舵机轴固定连接有舵机臂，所述舵机臂的一端与第一长板的顶端可转动连接。

作为优选，所述Y向单轴舵机的舵机轴固定连接有Y向旋转连接件，所述Y向旋转连接件的一端通过球头扣与第三光轴的顶端可相连接。

作为优选，所述球头扣包括球套和球扣，所述球套包括一体成型的环形连接部和轴承连接部，所述轴承连接部可转动安装至通孔内，所述球扣万向连接至环形连接部，所述球扣上设有供第三光轴穿过并固定连接的连接孔。

作为优选，所述下连接件的底侧固定连接有第一轴承，所述第一轴承的底侧固定连接有方形支架。

作为优选，所述双轴舵机固定支架的外侧固定连接有第一外部固定物，所述方形支架的底侧固定有第二外部固定物。

本发明具有以下的特点和有益效果：

采用上述技术方案，结构简单，技术合理，将绕X轴、绕Y轴、绕Z轴旋转的自由度进行保留，并对三个原动机的安装方式进行重构，同时通过纵向平台连接装置连接多个平台(或者叫终端)，通过机械结构弥补了多旋转自由度运动中对多个终端装置同步控制的空白，且原动件的个数与控制单个终端装置的个数一致。

附图说明

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明的一种多平台三轴同步联动装置的轴测立体图左前方视角。

图2为本发明的一种多平台三轴同步联动装置的轴测立体图右前方视角。

图3为本发明的一种多平台三轴同步联动装置的的右视图。

图4为本发明的三向舵机驱动装置的轴测立体图左前方视角。

图5为本发明的三向舵机驱动装置的轴测立体图右后方视角。

图6为本发明的三向舵机驱动装置的前视立体图。

图7为本发明的活页的立体图。

图8为本发明的球头扣的立体图。

图9为本发明的第一转件和第二转件组合的轴测立体图左前方视角。

图10为本发明的第一转件和第二转件组合的轴测立体图右前方视角。

图11为本发明的一种多平台三轴同步联动装置绕X轴旋转后的轴测立体图。

图12为本发明的一种多平台三轴同步联动装置绕Y轴旋转后的轴测立体图。

图13为本发明的一种多平台三轴同步联动装置绕Z轴旋转后的轴测立体图。

图14为本发明的一种多平台三轴同步联动装置绕X、Y、Z轴旋转后的轴测立体图。

图中，1-三向舵机驱动装置，201-第一外部固定物，202-第二外部固定物，3-纵向平台连接装置，4-平台，5-螺丝

101-Y向单轴舵机，102-Y向单轴舵机固定支架，103-方形连接板，104-X向单轴舵机固定支架，105-X向单轴舵机，106-板型连接件，107-双轴舵机固定支架，108-双轴舵机，109-Z向旋转连接件，110-双轴舵机活动支架，111-块状连接件，112-下活页，113-上活页，114-Y向旋转连接件，115-第三舵盘，116-第一舵盘，117-舵机臂，118-第二舵盘

301-上连接件，302-第三光轴，303-第一转件，304-第二转件，305-第一轴承，306-方形支架，307-下连接件，308-第二长板，309-第一长板，310-Z形板，311-球头扣，312-第一光轴，313-第二光轴，314-球扣，315-球套，316-第二轴承

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种多平台三轴同步联动装置，如图1-图14所示，包括三向舵机驱动装置1、纵向平台连接装置3和平台4，若干所述平台4安装在纵向平台连接装置3上，所述三向舵机驱动装置1包括Y向单轴舵机101、X向单轴舵机105、双轴舵机108和安装架，所述Y向单轴舵机101、X向单轴舵机105、双轴舵机108均安装在安装架上，所述Y向单轴舵机101、X向单轴舵机105和双轴舵机108均动力输出至纵向平台连接装置，所述Y向单轴舵机101、X向单轴舵机105、双轴舵机108三者的舵机轴轴线相互垂直。

具体的，所述安装架包括双轴舵机固定支架107、双轴舵机活动支架110、X向单轴舵机固定支架104和Y向单轴舵机固定支架102，所述双轴舵机108安装至双轴舵机固定支架107上，所述双轴舵机108的舵机轴上设置有第一舵盘116和第二舵盘118，所述第一舵盘116与双轴舵机活动支架110的底部固定连接，所述第二舵盘118与双轴舵机活动支架110的顶部固定连接，所述纵向平台连接装置3通过Z向旋转连接件109安装的双轴舵机活动支架110的底侧，所述双轴舵机活动支架110的上侧固定有板型连接件106，所述X向单轴舵机固定支架104设置在板型连接件106上表面，所述X向单轴舵机105安装至X向单轴舵机固定支架104，所述Y向单轴舵机101通过Y向单轴舵机固定支架102设置在X向单轴舵机105的上方。

进一步的，所述板型连接件106的上表面固定有块状连接件111，所述块状连接件111的上表面设有倾斜面，所述倾斜面上固定连接有下活页112，所述Y向单轴舵机固定支架102的下表面方形连接板103，所述方形连接板103的下表面固定连接有上活页113，所述下活页112与上活页113的一侧铰接。

进一步的，所述双轴舵机活动支架110底侧设置有Z向旋转连接件109，所述Z向旋转连接件109的底端与纵向平台连接装置3的顶部相连接。

上述技术方案中，通过控制Y向单轴舵机101、X向单轴舵机105和双轴舵机108的运行，从而实现多个平台的同步实现绕X轴、绕Y轴、绕Z轴的旋转运动。

可以理解的，当三向舵机驱动装置中的任一方形的舵机转动时，可以通过纵向平台连接装置控制多个平台绕该舵机转轴的方向实现旋转运动，以此实现同一纵列上的平台绕X轴、Y轴、Z轴同步转动。

具体的，所述纵向平台连接装置3包括第一长板309、第二长板308、第一转件303、第二转件304、下连接件307和若干Z形板310，两根所述第二长板平行设置且顶端固定连接至Z向旋转连接件，所述第二长板的底端固定连接至下连接件307，所述Z形板310的中间位置通过第二光轴313可转动安装在第二长板上，所述第二长板上至上而下均匀分布有若干Z形板，所述Z形板的一端通过第一光轴312与第一长板309相连接，所述第一长板的顶端连接至X向单轴舵机的动力输出端，所述Z形板的另一端与第一转件303的一侧固定连接，所述第一转件303的另一侧的中心处通过第二轴承316与第二转件304的一侧可转动连接，所述平台固定安装至第二转件上，所述第二转件的侧壁设有通孔，所述通孔内安装有球头扣311，所述球头扣固定连接至第三光轴302，所述第三光轴的顶端与Y向单轴舵机的动力输出端相连接。

可以理解的，所述的平台固定在第二转件末端，且平台上可以根据需求安装各种装置以实现不同功用，比如：安装镜面可以根据室外阳光照射方向调整镜面角度将阳光反射进入室内；安装遮光板可以调整遮光板的角度来控制透光率；安装烧烤夹可以同时对多串烧烤进行多角度的熏烤入味；安装钻头可以同步钻出相同角度和深度的圆孔，安装刀具可以同步切削出有弧度的形状。

另外，第二转件的连接部设有两端连接端，从而与平台的连接更加稳固。

进一步的，所述X向单轴舵机的舵机轴固定连接有舵机臂117，所述舵机臂的一端与第一长板309的顶端可转动连接，所述Y向单轴舵机的舵机轴固定连接有Y向旋转连接件114，所述Y向旋转连接件114的一端通过球头扣与第三光轴302的顶端相连接连接。

可以理解的，球头扣的一端可转动安装至Y向旋转连接件的外侧壁。

可以理解的，通过X向单轴舵机的应用，通过旋转使得第一长板在纵向运动，并且能够横向移动，从而带动Z形板转动。另外，通过Z形板的设置，Z形板的转动在第三光轴与第二长板之间的距离不变的状况下，仍然能够实现第二转件的转动，从而带动平台的转动。

本发明的进一步设置，所述球头扣311包括球套315和球扣314，所述球套包括一体成型的环形连接部和轴承连接部，所述轴承连接部可转动安装至通孔内，所述球扣万向连接至环形连接部，所述球扣上设有供第三光轴302穿过并固定连接的连接孔。

上述技术方案中，球头扣的311设置，结构简单，技术合理，从而通过Y向单轴舵机的驱动能够实现平台的Y轴方形的转动。

进一步的，所述下连接件307的底侧固定连接有第一轴承305，所述第一轴承的底侧固定连接有方形支架306。

所述双轴舵机固定支架的外侧固定连接有第一外部固定物201，所述方形支架的底侧固定有第二外部固定物202。

可以理解的，通过第一外部固定物201，可用于安装控制箱，在控制箱内设置有arduino单片机、WiFi模块、电源模块。单片机和WiFi模块均由供电模块进行供电，单片机通过WiFi模块与智能手机进行数据连接，智能手机的控制指令通过WiFi模块发送至单片机，所述三向舵机驱动装置中的舵机运动均由手机通过WiFi模块进行控制。而第二外部固定物则用于对该联动装置进行固定。

结合上述技术方案对其具体的应用给出以下实施例：

首先需要将多平台三轴同步联动装置进行固定，可以水平、竖直或任意角度进行固定，以竖直固定为例，将双轴舵机固定支架107固定安装在第一外部固定物201的右侧，将方形支架306固定安装在第二外部固定物的上侧，其中第一外部固定物和第二外部固定物可以为墙壁、型材框架等。

以反射光线角度的功能(即在平台上固定镜子)为例说明多平台三轴同步联动装置的工作流程。在不同地点和不同时间下，太阳的入射角度也是不同的，为了使阳光能更多的射入室内(以照亮室内)，需要控制镜子不断变化角度，使当前镜子角度能将室外的阳光反射进入室内。控制同一纵列镜子角度变化的过程入下：固定在双轴舵机固定支架107上双轴舵机108启动，双轴舵机108上下两侧的舵机轴开始转动，并通过第一舵盘116和第二舵盘117带动双轴舵机活动支架110绕双轴舵机108的舵机轴轴线转动，从而带动与双轴舵机活动支架110直接连接或间接连接的部件同步绕双轴舵机108的舵机轴轴线转动，实现绕Z轴的旋转运动；然后X向单轴舵机104启动，X向单轴舵机104的舵机轴开始转动，从而带动舵机臂117绕X向单轴舵机104的舵机轴轴线转动，由于X向单轴舵机104的舵机轴、第一长板309、第二长板308和若干Z形板310的尾段构成若干平行四边形结构，所以当舵机臂117绕X向单轴舵机104的舵机轴轴线转动时，通过第一长板309带动Z形板310绕第二长板308上对应的圆孔做与舵机臂117同步的旋转运动，从而带动安装在Z形板310首段的第一转件303、第二转件304、安装在第二转件304的球头扣311和平台4同步绕第二长板308上对应的圆孔做旋转运动，从而实现平台4绕X轴的旋转运动，在安装在第二转件304的球头扣311做旋转运动的同时，球扣314的球心始终在同一竖直线上，由于球扣314可以在球套315内做空间上的旋转运动，且第三光轴302穿过球扣314的通孔并以一定间距与球扣314粘接在一起，所以在安装在第二转件304的球头扣311做旋转运动时，第三光轴302会随之做平移运动，且始终保持竖直状态，从而带动与第三光轴302上端粘接在一起球头扣311同步运动，进而带动Y向旋转连接件114、第三舵盘115、Y向单轴舵机101、Y向单轴舵机固定支架102、方形连接板103、上活页113同步绕着上活页113与下活页112的连接轴做旋转运动；最后Y向单轴舵机101的舵机轴开始转动，从而通过第三舵盘115带动Y向旋转连接件114和安装在Y向旋转连接件114上的球头扣311绕Y向单轴舵机101的舵机轴轴线转动，然后通过第三光轴302带动安装在第二转件304的球头扣311和第二转件304绕其相对应的第一转件303的突出轴做旋转运动，从而带动平台4绕其相对应的第一转件303的突出轴做旋转运动，实现平台4绕Z轴的旋转运动。实际应用中可根据所需平台4的旋转位置控制双轴舵机108、Y向单轴舵机101和X向单轴舵机105的旋转角度使平台4达到目标位置。

除此之外，将平台上的镜面换成导风片后，可以通过上述运动过程控制导风片的角度将室外的风以特定的角度引导进室内，同时对于空气不流通的空间内，可以通过多面墙上的多平台三轴同步联动装置使相对墙面上的导风片方向相对，以实现空气对流。

需要说明的是，上述实施例只是上述技术方案的一种具体的应用，但不仅限与该应用。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多平台三轴同步联动装置，其特征在于，包括三向舵机驱动装置（1）、纵向平台连接装置（3）和平台（4），若干所述平台（4）安装在纵向平台连接装置（3）上，所述三向舵机驱动装置（1）包括Y向单轴舵机（101）、X向单轴舵机（105）、双轴舵机（108）和安装架，所述Y向单轴舵机（101）、X向单轴舵机（105）、双轴舵机（108）均安装在安装架上，所述Y向单轴舵机（101）、X向单轴舵机（105）和双轴舵机（108）均动力输出至纵向平台连接装置，所述Y向单轴舵机（101）、X向单轴舵机（105）、双轴舵机（108）三者的舵机轴轴线相互垂直，所述安装架包括双轴舵机固定支架（107）、双轴舵机活动支架（110）、X向单轴舵机固定支架（104）和Y向单轴舵机固定支架（102），所述双轴舵机（108）安装至双轴舵机固定支架（107）上，所述双轴舵机（108）的舵机轴上设置有第一舵盘（116）和第二舵盘（118），所述第一舵盘（116）与双轴舵机活动支架（110）的底部固定连接，所述第二舵盘（118）与双轴舵机活动支架（110）的顶部固定连接，所述纵向平台连接装置（3）通过Z向旋转连接件（109）安装的双轴舵机活动支架（110）的底侧，所述双轴舵机活动支架（110）的上侧固定有板型连接件（106），所述X向单轴舵机固定支架（104）设置在板型连接件（106）上表面，所述X向单轴舵机（105）安装至X向单轴舵机固定支架（104），所述Y向单轴舵机（101）通过Y向单轴舵机固定支架（102）设置在X向单轴舵机（105）的上方，所述双轴舵机活动支架（110）底侧设置有Z向旋转连接件（109），所述Z向旋转连接件（109）的底端与纵向平台连接装置（3）的顶部相连接，所述纵向平台连接装置（3）包括第一长板（309）、第二长板（308）、第一转件（303）、第二转件（304）、下连接件（307）和若干Z形板（310），两根所述第二长板平行设置且顶端固定连接至Z向旋转连接件，所述第二长板的底端固定连接至下连接件（307），所述Z形板（310）的中间位置通过第二光轴（313）可转动安装在第二长板上，所述第二长板上至上而下均匀分布有若干Z形板，所述Z形板的一端通过第一光轴（312）与第一长板（309）相连接，所述第一长板的顶端连接至X向单轴舵机的动力输出端，所述Z形板的另一端与第一转件（303）的一侧固定连接，所述第一转件（303）的另一侧的中心处通过第二轴承（316）与第二转件（304）的一侧可转动连接，所述平台固定安装至第二转件上，所述第二转件的侧壁设有通孔，所述通孔内安装有球头扣（311），所述球头扣固定连接至第三光轴（302），所述第三光轴的顶端与Y向单轴舵机的动力输出端相连接，所述X向单轴舵机的舵机轴固定连接有舵机臂（117），所述舵机臂的一端与第一长板（309）的顶端可转动连接，所述Y向单轴舵机的舵机轴固定连接有Y向旋转连接件（114），所述Y向旋转连接件（114）的一端通过球头扣与第三光轴（302）的顶端连接。

2.根据权利要求1所述的多平台三轴同步联动装置，其特征在于，所述板型连接件（106）的上表面固定有块状连接件（111），所述块状连接件（111）的上表面设有倾斜面，所述倾斜面上固定连接有下活页（112），所述Y向单轴舵机固定支架（102）的下表面方形连接板（103），所述方形连接板（103）的下表面固定连接有上活页（113），所述下活页（112）与上活页（113）的一侧铰接。

3.根据权利要求1所述的多平台三轴同步联动装置，其特征在于，所述球头扣（311）包括球套（315）和球扣（314），所述球套包括一体成型的环形连接部和轴承连接部，所述轴承连接部可转动安装至通孔内，所述球扣万向连接至环形连接部，所述球扣上设有供第三光轴（302）穿过并固定连接的连接孔。

4.根据权利要求1所述的多平台三轴同步联动装置，其特征在于，所述下连接件（307）的底侧固定连接有第一轴承（305），所述第一轴承的底侧固定连接有方形支架（306）。

5.根据权利要求4所述的多平台三轴同步联动装置，其特征在于，所述双轴舵机固定支架的外侧固定连接有第一外部固定物（201），所述方形支架的底侧固定有第二外部固定物（202）。