一种并联式六自由度冗余驱动天线结构系统技术方案

一种并联式六自由度冗余驱动天线结构系统，包括天线反射面和天线座，所述的天线反射面联接在天线座上，所述的天线座包括平行设置的固定平台和运动平台，固定平台为口径渐变缩小的突起的圆台,在固定平台上均分布置有三组导轨单元，每组导轨单元由两个导轨组成，每个导轨上都配装有驱动滑块，每个驱动滑块上都一一对应的铰接有一伸缩单元，伸缩单元都铰接至运动平台上，每个运动点可以跟随四个运动单元协同动作，可以有效减少奇异形位，固定平台凸起的圆台形状配合驱动滑块可以实现天线的翻转，多个驱动滑块配合伸缩单元协同工作不仅使得天线可以实现全角度跟踪，还可以实现负角度俯仰，机构的稳定性、灵活性和刚度将大为增强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于船载天线装置领域，具体涉及到一种并联式六自由度冗余驱动天线结构系统。
技术介绍
天线座架是天线的支撑和定向装置，用以使天线能够按照预定的轨迹或者跟随目标运动，准确地指向目标，并且快速精确地跟随目标运动，其结构在很大程度上影响着天线整机的性能指标。随着天线技术的不断发展，尤其是移动载体天线设备的快速发展，对天线设备的转动角速度、角加速度以及精度、刚度、可靠性、动态特性等性能要求日益提升，而传统天线座的性能指标已愈发难以满足这些要求。如随着我国海洋权益的日益加强，我国舰船活动范围逐渐增大，因此需要卫星通信技术的不断拓展，船载天线已成为发展机动通信的必备设备，船载天线需要机动性强，整个运动部件的惯量更小，全空域无盲区，运动范围更大等要求日益突出。而一般船载天线采用串联三轴形式，导致最底层驱动部件的负载较大，运动时惯量和偏心力矩较大，影响整个系统的固有频率，进而影响系统的稳定性和快速性。若天线尺寸较大，一旦超宽超高，将不能满足陆路运输的要求，且目前天线传动链多为齿轮传动，重量大、占用空间大、存在回程误差，很难适应未来天线高速、重载、精密的发展趋势。
技术实现思路
针对上述所提及的传统天线存在的诸多不足，提供了一种并联式六自由度冗余驱动天线结构系统，解决了传统天线座过顶“盲区”的问题，解决了传统Stewart型并联结构无法实现负角度俯仰的问题，实现天线工作空域任意姿态无盲区的连续跟踪，提高了系统的稳定性和快速性，降低了整个天线系统的重量。提供的技术方案为：提供了一种并联式六自由度冗余驱动天线结构系统，包括天线反射面2和天线座，所述的天线反射面2联接在天线座上，其包括：所述的天线座包括平行设置的固定平台3和运动平台4，运动平台位于固定平台上方，固定平台3为口径渐变缩小的突起的圆台,在固定平台3上均分布置有三组导轨单元，每组导轨单元由两个导轨组成，每个导轨上都配装有驱动滑块，每个驱动滑块上都一一对应的铰接有一伸缩单元，相邻且位于不同导轨单元上的两个伸缩单元为一组伸缩单元，每组伸缩单元都向上延伸组成倒V状并铰接至运动平台4上，伸缩单元与运动平台相连的位置为运动点，各个运动点位于运动平台上均匀分布，所述的各个运动点与各个导轨单元相错开。进一步的，所述的第一伸缩单元一端通过虎克铰铰接在滑块上，第一伸缩单元的另一端通过球铰铰接在运动平台上。进一步的，各个导轨沿底座外周面的半径方向延伸。进一步的，所述的导轨5的个数与第一伸缩单元的个数相同，每组导轨单元的两个导轨之间带有夹角，夹角范围为(0-30°]。进一步的，所述的第一伸缩单元为电缸、气缸或者滚珠丝杠机构。本本专利技术与现有技术相比的有益效果在于：本机构可以灵活地指向工作空间内的任意方向,实现天线工作空域任意姿态无盲区的连续跟踪，且实现了船载天线要求的负角度俯仰。采用圆台状的固定平台可以增设6个直线驱动模块，直线驱动模块的延伸方向为沿着固定平台外周面的半径方向延伸，导轨的延伸方向与伸缩单元的延伸方向形成夹角，导轨配合滑块组成直线驱动模组可以沿着固定平台的外周面拨动天线座。同一个运动点处由两个组成倒V状的伸缩单元进行支撑，三角支撑可以有效保证同一个运动点处的稳定性，两个伸缩单元施力于同一运动点处保证天线单元可以完成各种翻转、滑移动作。每组伸缩单元的两个伸缩单元分别连接到两组相邻的导轨单元上，依次分配完所有组伸缩单元，保证每组伸缩单元具有两个伸缩单元用以伸缩动作，还有两个驱动滑块用以滑移动作，每个运动点可以跟随四个运动单元（两个驱动滑块、两个伸缩单元）协同动作，可以有效减少奇异形位。运动点与导轨单元相错开，保证施力点位于两个相邻的导轨单元中央，保证受力平衡。并联机构以产生绕空间任意轴线的转动，因此飞行目标与转动间的最近距离为其最低飞行高度，故其不会产生无穷大转动角速度。机构具有六个自由度，驱动滑块与导轨组成直线驱动模组，因为船只位于海平面上时刻都处于波动状态中，通过调整12输入单元在实现方位俯仰角度要求的同时，能够克服由于船体波动而引起的天线指向偏移，使机构受力、动态特性等性能达到最优，充分发挥天线的机动性能。通过增加驱动滑块，使六支链通过12个输入共同协调驱动实现机构的六个自由度，实现了冗余驱动，固定平台凸起的圆台形状配合驱动滑块可以实现天线的翻转，多个驱动滑块配合伸缩单元协同工作不仅使得天线可以实现全角度跟踪，还可以实现负角度俯仰，使机构受力及运动始终处于较佳状态，机构的稳定性、灵活性和刚度将大为增强。附图说明图1为天线座机构与天线安装示意图；图2为天线座结构示意图；图3为本专利技术俯仰-15°示意图；图中的附图标记为：天线座1、天线反射面2、固定平台3、运动平台4、导轨5、驱动滑块6、虎克铰7、定杆8、动杆9、球铰10。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步详细说明：如图1、2所示，一种船载并联式六自由度冗余驱动天线结构系统，包括天线反射面2，所述的天线发射体2联结在天线座1上，所述的天线座包括固定平台2和运动平台4，固定平台3固定在某一平面，运动平台4平行设置在固定平台3上方，所述的固定平台3为口径渐变缩小且凸起的圆台形，在固定平台的外周面上均分布置有三组导轨单元，三组导轨单元均匀布置在固定平台上，每组导轨单元都由两个成一定夹角的导轨组成，夹角范围为(0-30°]，每个导轨上都配装有驱动滑块，各个导轨沿底座外周面的半径方向延伸，驱动滑块与导轨组成直线驱动模组。如图2所示，固定平台3和运动平台4通过环绕二者中心连线设置的六根伸缩单元相联结以组成Stewart型并联结构，具体的为，在每个驱动滑块上都铰接有一伸缩单元，相邻且位于不同导轨单元上的两个伸缩单元为一组伸缩单元，每组伸缩单元都向上延伸组成倒V状并铰接至运动平台4上，伸缩单元与运动平台相连的位置为运动点，各个运动点位于运动平台上均匀分布，每根伸缩单元都包括定杆8、动杆9，定杆8的一端通过虎克铰7与驱动滑块6相连接，动杆9的一端通过球铰10与运动平台4相连接。如图2所示，所述的六条伸缩单元结构完全相同，各个运动支链分别由固定平台3的椎体侧壁导轨处出发一直连接到运动平台4下端面，六条运动支链与运动平台4相连接处皆为球铰，且六个球铰位于同一平面内。所述的伸缩单元可以为电缸、气缸或者滚珠丝杠机构，所述的导轨与驱动滑块组成的直线驱动模组为滚珠丝杠直线驱动模组或者为皮带驱动模组。每组导轨单元，每个导轨单元的两个导轨的夹角范围为(0-30°]。根据图1、2、3对本机构的运动机理进行详细说明：当天线需要收藏时，动杆9收缩，滑块6运动至导轨5最低点，运动平台4下降，机构高度降低至最低，此时机构整体刚度最大，可抗最恶劣海况，根据具体工况不同，当待测目标从某一方位飞来时，各个对应的运动支链的驱动副运动带动此运动支链摆动以调整天线座的姿态改变天线反射面2的面向方位，六条伸缩单元协同运动，以调整天线座的姿态进而改变天线反射面2的面向方位，各个导轨单元协同运动以协调增强调整天线座的俯仰角度，实现天线在-15°到90°全工作空域范围内对目标任意姿态无盲区的连续跟踪。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并联式六自由度冗余驱动天线结构系统，包括天线反射面(2)和天线座，所述的天线反射面(2)联接在天线座(1)上，其特征在于：所述的天线座包括平行设置的固定平台(3)和运动平台(4)，运动平台位于固定平台上方，固定平台(3)为口径渐变缩小的突起的圆台形,在固定平台(3)上均分布置有三组导轨单元，每组导轨单元由两个导轨(5)组成，每个导轨上都配装有驱动滑块(6)，每个驱动滑块上都一一对应的铰接有一伸缩单元，相邻且位于不同导轨单元上的两个伸缩单元为一组伸缩单元，每组伸缩单元都向上延伸组成倒V状并铰接至运动平台(4)上，伸缩单元与运动平台相连的位置为运动点，各个运动点位于运动平台上均匀分布，所述的运动点与导轨单元相错开。

【技术特征摘要】
1.一种并联式六自由度冗余驱动天线结构系统，包括天线反射面(2)和天线座，所述的天线反射面(2)联接在天线座(1)上，其特征在于：所述的天线座包括平行设置的固定平台(3)和运动平台(4)，运动平台位于固定平台上方，固定平台(3)为口径渐变缩小的突起的圆台形,在固定平台(3)上均分布置有三组导轨单元，每组导轨单元由两个导轨(5)组成，每个导轨上都配装有驱动滑块(6)，每个驱动滑块上都一一对应的铰接有一伸缩单元，相邻且位于不同导轨单元上的两个伸缩单元为一组伸缩单元，每组伸缩单元都向上延伸组成倒V状并铰接至运动平台(4)上，伸缩单元与运动平台相连的位置为运动点，各个运动点位于运动平台上均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：段艳宾，窦玉超，付强，李建军，张文静，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13