CN217382339U - 一种二自由度平台结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二自由度平台结构，包括：航向模块、俯仰模块、和IMU姿态传感器，所述的俯仰模块转动连接于航向模块，所述的俯仰模块转动包括：俯仰平台面、俯仰底座和第一伺服电机，所述的俯仰底座呈U型槽设计，所述U型槽开口朝上，所述的第一伺服电机设置于U型槽内，第一伺服电机的转动轴与U型槽开口方向垂直，所述俯仰平台面通过第一伺服电机转动连接于俯仰底座外侧，所述的IMU姿态传感器连接于俯仰平台面上。本实用新型能满足二自由稳定控制的需要，且结构简单、体积小，成本低。

Description

一种二自由度平台结构

技术领域

本实用新型公开了一种二自由度平台结构，涉及多自由度稳定平台控制技术领域。

背景技术

车在路上行驶过程中，会受到各种复杂情况的干扰和影响，比如上下坡，颠簸等失衡情况，此时若是车上载有雷达系统，激光探测系统等设备，想要更好的正常工作，就必须要保证其自身的稳定性，换句话说就是需要隔离这些外在干扰，提高稳定性。而且，根据设计的稳定平台的整体模型的不同，选取的控制方式等不一样，实现二自由度稳定控制的难度和方式也多种多样。所以选取合适的方式来设计和实现稳定平台系统显得尤为重要。因此，这个时候就需要一个来让装置上的平台始终保持平衡的系统平台，可以用于激光探测或者雷达扫描等。

实用新型内容

本实用新型针对上述背景技术中的缺陷，提供一种二自由度平台结构，结构简单、控制精准度高，成本低，使用方便。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：一种二自由度平台结构，包括：航向模块、俯仰模块、和IMU姿态传感器，所述的俯仰模块转动连接于航向模块，所述的俯仰模块转动包括：俯仰平台面、俯仰底座和第一伺服电机，所述的俯仰底座呈U型槽设计，所述U型槽开口朝上，所述的第一伺服电机设置于U型槽内，第一伺服电机的转动轴与U型槽开口方向垂直，所述俯仰平台面通过第一伺服电机转动连接于俯仰底座外侧，所述的IMU姿态传感器连接于俯仰平台面上。

进一步的，所述的第一伺服电机与俯仰平台面之间设置减速器。

进一步的，所述的航向模块包括：支撑底座、支撑板、安装板和第二伺服电机，所述的支撑底座上设置一组相平行的支撑板，所述的安装板与支撑底座相对设置，所述的第二伺服电机设置于支撑板内，所述的俯仰底座通过第二伺服电机转动连接于航向模块。

进一步的，所述的第二伺服电机与俯仰底座之间设置减速器。

进一步的，所述的俯仰平台面的长度大于俯仰底座，俯仰平台面两端下侧通过转接块转动连接于俯仰底座。

进一步的，包括：控制器，所述控制器电性连接第一伺服电机、第二伺服电机和IMU姿态传感器，所述IMU传感器在发生偏移时，将角度信息传送给控制器，控制器读取以后分解角度信息，然后通过反馈使得第一伺服电机、第二伺服电机转动对应的角度，IMU传感器是一款高精度的姿态模块，包括惯性测量单元，磁传感器等结构，并且产品内部嵌入卡尔曼滤波算法，能够提供精确的姿态信息，相对于传统的姿态参考系统，有更高的精度和可靠性。

进一步的，所述第一伺服电机、第二伺服电机采用松下的伺服电机，自带编码器，能够精确测量平台转动角度，无需安装外在的编码器，简化了结构，而且伺服电机自带的编码器没有与平台的实际连接，大大的增加了角度的控制误差。

进一步的，所述的控制器包括：STM32F103的单片机芯片，满足系统控制的需求。

有益效果：本实用新型当平台所处的环境发生震动偏转等情况时，IMU接收到平台应偏转的角度，将信息传到给单片机，单片机读取角度以后，分解角度信息，使得俯仰和航向转动模块的伺服电机分别转动补偿相应的偏差角，使得俯仰平台面能够保持在稳定的平衡位置，以实现稳定平台控制。

本实用新型能满足二自由稳定控制的需要，且结构简单、体积小，成本低。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构图；

图2为本实用新型的剖视图；

图3为本实用新型的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对技术方案的实施作进一步的详细描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1~2所示，一种二自由度平台结构，包括：航向模块、俯仰模块、和IMU姿态传感器1，所述的俯仰模块转动连接于航向模块，所述的俯仰模块转动包括：俯仰平台面2、俯仰底座3和第一伺服电机4，所述的俯仰底座3呈U型槽设计，所述U型槽开口朝上，所述的第一伺服电机4设置于U型槽内，第一伺服电机4的转动轴与U型槽开口方向垂直，所述俯仰平台面2通过第一伺服电机4转动连接于俯仰底座3外侧，所述的IMU姿态传感器1连接于俯仰平台面2上。

所述的第一伺服电机4与俯仰平台面2之间设置减速器5。

所述的航向模块包括：支撑底座6、支撑板7、安装板8和第二伺服电机9，所述的支撑底座6上设置一组相平行的支撑板7，所述的安装板8与支撑底座6相对设置，所述的第二伺服电机9设置于支撑板7内，所述的俯仰底座3通过第二伺服电机9转动连接于航向模块。

所述的第二伺服电机9与俯仰底座3之间设置减速器5。

所述的俯仰平台面2的长度大于俯仰底座3，俯仰平台面2两端下侧通过转接块转动连接于俯仰底座3。

包括：控制器10，所述控制器10电性连接第一伺服电机4、第二伺服电机9和IMU姿态传感器1，所述IMU传感器在发生偏移时，将角度信息传送给控制器10，控制器10读取以后分解角度信息，然后通过反馈使得第一伺服电机4、第二伺服电机9转动对应的角度，IMU传感器是一款高精度的姿态模块，包括惯性测量单元，磁传感器等结构，并且产品内部嵌入卡尔曼滤波算法，能够提供精确的姿态信息，相对于传统的姿态参考系统，有更高的精度和可靠性。

所述第一伺服电机4、第二伺服电机9采用松下的伺服电机，自带编码器，能够精确测量平台转动角度，无需安装外在的编码器，简化了结构，而且伺服电机自带的编码器没有与平台的实际连接，大大的增加了角度的控制误差。

所述的控制器10包括：STM32F103的单片机芯片及其外围电路，满足系统控制的需求。

如图3所示，本实用新型当平台所处的环境发生震动偏转等情况时，IMU接收到平台应偏转的角度，将信息传到给单片机，单片机读取角度以后，分解角度信息，使得俯仰和航向转动模块的伺服电机分别转动补偿相应的偏差角，使得俯仰平台面能够保持在稳定的平衡位置，以实现稳定平台控制。

本实用新型能满足二自由稳定控制的需要，且结构简单、体积小，成本低。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种二自由度平台结构，其特征在于，包括：航向模块、俯仰模块、和IMU姿态传感器，所述的俯仰模块转动连接于航向模块，所述的俯仰模块转动包括：俯仰平台面、俯仰底座和第一伺服电机，所述的俯仰底座呈U型槽设计，所述U型槽开口朝上，所述的第一伺服电机设置于U型槽内，第一伺服电机的转动轴与U型槽开口方向垂直，所述俯仰平台面通过第一伺服电机转动连接于俯仰底座外侧，所述的IMU姿态传感器连接于俯仰平台面上。

2.根据权利要求1所述的一种二自由度平台结构，其特征在于，所述的第一伺服电机与俯仰平台面之间设置减速器。

3.根据权利要求1所述的一种二自由度平台结构，其特征在于，所述的航向模块包括：支撑底座、支撑板、安装板和第二伺服电机，所述的支撑底座上设置一组相平行的支撑板，所述的安装板与支撑底座相对设置，所述的第二伺服电机设置于支撑板内，所述的俯仰底座通过第二伺服电机转动连接于航向模块。

4.根据权利要求3所述的一种二自由度平台结构，其特征在于，所述的第二伺服电机与俯仰底座之间设置减速器。

5.根据权利要求1所述的一种二自由度平台结构，其特征在于，所述的俯仰平台面的长度大于俯仰底座，俯仰平台面两端下侧通过转接块转动连接于俯仰底座。

6.根据权利要求1所述的一种二自由度平台结构，其特征在于，包括：控制器，所述控制器电性连接第一伺服电机、第二伺服电机和IMU姿态传感器，所述IMU传感器在发生偏移时，将角度信息传送给控制器，控制器读取以后分解角度信息，然后通过反馈使得第一伺服电机、第二伺服电机转动对应的角度。

7.根据权利要求1所述的一种二自由度平台结构，其特征在于，所述第一伺服电机、第二伺服电机采用松下的伺服电机。

8.根据权利要求6所述的一种二自由度平台结构，其特征在于，所述的控制器包括：STM32F103的单片机芯片。

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