五自由度多功能云台制造技术

本实用新型专利技术涉及一种五自由度多功能云台，包括顶升机构、俯仰机构、回转机构、横移机构、纵移机构，所述横移机构和纵移机构连接回转机构，所述俯仰机构的回转固定端安装于回转机构上，支撑活动端在高度方向上向下延伸至纵移机构，所述顶升机构安装于俯仰机构的面板之上，将行程范围的传动结构嵌入俯仰机构面板与回转机构之间的空间内。本实用新型专利技术通过对五个自由度调节机构进行合理分布和相互嵌套，将顶升机构的空间位置嵌套进俯仰机构中，将回转机构的空间位置嵌套进俯仰机构中，既能实现云台在横移、纵移、俯仰、回转、顶升等多个自由度上的调节功能，也在最大程度上压缩了云台的整体高度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
五自由度多功能云台


[0001]本技术涉及一种多自由度平台，尤其涉及一种五自由度多功能云台。

技术介绍

[0002]云台是一种可进行多角度调节的支撑设备，可针对使用对象的特性需求，在多个自由度内调节使用对象的空间位置姿态。
[0003]目前行业内的云台存在以下问题：
[0004](1)只能在两至三个自由度内调节，调节能力有限；
[0005](2)各自由度的调节机构在垂直方向上做简单的叠加，云台整体高度较高，占用空间大；
[0006](3)调节方式以手动为主，难以控制调节精度，调节过程反复性高；
[0007](4)虽有电动的调节方式，但该调节方式下，缺少备用的调节机构，生命力差。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于：提供一种五自由度多功能云台，解决现有云台调节能力差、占用空间大、精度难以控制、缺乏应急能力等问题。通过对五个自由度调节机构进行合理分布和相互嵌套，将顶升机构的空间位置嵌套进俯仰机构中，将回转机构的空间位置嵌套进俯仰机构中，既能实现云台在横移、纵移、俯仰、回转、顶升等多个自由度上的调节功能，也在最大程度上压缩了云台的整体高度。
[0009]为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种五自由度多功能云台，包括顶升机构、俯仰机构、回转机构、横移机构、纵移机构，所述横移机构和纵移机构连接回转机构，所述俯仰机构的回转固定端安装于回转机构上，支撑活动端在高度方向上向下延伸至纵移机构，所述顶升机构安装于俯仰机构的面板之上，将行程范围的传动结构嵌入俯仰机构面板与回转机构之间的空间内。
[0010]进一步，所述顶升机构包括云台面板、分离式多节液压千斤顶、法兰型无油衬套、顶升导向轴、顶升限位块、千斤顶支座、液压手动泵，所述云台面板下面通过顶升导向轴和法兰型无油衬套与俯仰机构的俯仰面板连接，支座板上通过千斤顶支座连接分离式多节液压千斤顶，分离式多节液压千斤顶上端连接云台面板，分离式多节液压千斤顶连接液压手动泵，通过人工操作液压手动泵，驱动千斤顶活塞杆伸出，从而提升云台上面板。
[0011]进一步，所述顶升机构的调节范围为60mm；所述俯仰机构的俯仰角调节范围为
±5°
；所述横移机构和纵移机构的行程均为
±
100mm。
[0012]进一步，所述俯仰机构包括减速器安装板、导轨安装板、俯仰面板、导轨副、缓冲块、俯仰导向轴支座组件、俯仰导向轴、俯仰导向轴支座、固定侧方形丝杠支座、丝杠螺母副组件、导向轮组件、楔形传动块、支撑侧方形丝杠支座、伺服电机、涡轮蜗杆减速器，所述俯仰面板下面一端连接俯仰导向轴支座组件，另一端通过固定侧方形丝杠支座和支撑侧方形丝杠支座连接丝杠螺母副组件，丝杠螺母副组件中的丝杠一端连接涡轮蜗杆减速器及伺服
电机，且丝杠通过丝杠螺母连接楔形传动块，楔形传动块与导向轮组件配合连接，由伺服电机提供动力，经由涡轮蜗杆减速器通过丝杠螺母副传动，带动楔形传动块沿导向轮组件移动，从而对俯仰机构的俯仰面板的俯仰角进行调节。
[0013]进一步，所述回转机构包括伺服电机、行星减速器、回转支座、回转减速机、云台底座、导向轮组件支撑轴、止动块，所述云台底座上通过回转减速机连接回转支座，伺服电机经行星减速器连接回转减速机，由伺服电机提供动力，经回转减速机器进行传动，从而调节回转角度。
[0014]进一步，所述横移机构包括丝杠螺母副、横移传动板、横移导向轴、手轮、外球面方形轴承座、横移导向轴支撑座，所述丝杠螺母副中的丝杠螺母连接横移传动板，丝杠两端分别连接在外球面方形轴承座内，并穿过外球面方形轴承座分别连接驱动电机和手轮，横移传动板导向连接横移导向轴，通过驱动电机驱动丝杠螺母副带动横移传动板进行横向位移。
[0015]进一步，所述纵移机构包括丝杠螺母副、方形丝杠支座固定端、涡轮蜗杆、外球面方形轴承座、手轮、方形丝杠支座支撑端，所述涡轮蜗杆两端与外球面方形轴承座连接，其中一端连接驱动电机，另一端连接手轮，所述涡轮蜗杆与丝杠螺母副传动连接，丝杠螺母副中的丝杠与方形丝杠支座支撑端连接，丝杠螺母连接回转机构，由驱电机驱动通过涡轮蜗杆传动，经由丝杠螺母副带动回转机进行纵向位移。
[0016]进一步，所述横移机构与纵移机构通过丝杠螺母副实现机械自锁，驱动电机不带制动器，电机出现故障时，通过手轮进行手动操作。
[0017]本技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0018](1)本技术通过合理设计，实现了云台在五个自由度上的移动，大大提高了云台的移动能力。
[0019](2)本技术通过对各自由度调节机构的合理排布，将各机构在高度方向上相互嵌套，极大降低了云台的整体高度，减少了云台的占用空间。
[0020](3)本技术中将云台底座设计为L型悬臂梁结构，将横移机构设计在侧面，避免与纵移机构的高度叠加，结构紧凑。
[0021](4)本技术中的主要执行机构均采用伺服电机驱动，能实现对各个机构的有效控制，且相比于液压驱动在控制精度更高。
[0022](5)本技术中所有的调节机构均设有手动操作机械接口，在驱动电机发生故障时，通过接入手动操作杆或转动手轮可驱动对应的调节机构进行工作，保障了云台的应急能力。
[0023](6)本技术中的多自由度云台可以针对不同的性能指标要求进行适应性调整，能满足于大多数多自由度姿态调整的作业场景。
附图说明
[0024]图1是本技术的总体结构示意图；
[0025]图2是本技术的各机构高度范围分布图；
[0026]图3是图1中的顶升机构的结构示意图；
[0027]图4是图1中的顶升机构的高度调节范围示意图；
[0028]图5是图1中的俯仰机构的结构示意图；
[0029]图6是图1中的俯仰机构的角度调节范围示意图；
[0030]图7是图1中的回转机构的结构示意图；
[0031]图8是图1中的回转机构的工作模式及相应角度调节范围示意图；
[0032]其中：(a)纵向模式，(b)横向模式；
[0033]图9是图1中的横移机构的结构示意图；
[0034]图10是图1中的纵移机构的结构示意图；
[0035]图11是图1中的横移机构和纵移机构的位移范围示意图；
[0036]图中：顶升机构1、云台面板1
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1、分离式多节液压千斤顶1
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2、法兰型无油衬套1
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3、顶升导向轴1
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4、顶升限位块1
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5、千斤顶支座1
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6、液压手动泵1
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7、俯仰机构2、减速器安装板2
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1、导轨安装板2
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2、俯仰面板2
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3、导轨副2
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4、缓冲块2
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5、俯仰导向轴支座组件2
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6、俯仰导向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五自由度多功能云台，其特征在于：包括顶升机构、俯仰机构、回转机构、横移机构、纵移机构，所述横移机构和纵移机构连接回转机构，所述俯仰机构的回转固定端安装于回转机构上，支撑活动端在高度方向上向下延伸至纵移机构，所述顶升机构安装于俯仰机构的面板之上，将行程范围的传动结构嵌入俯仰机构面板与回转机构之间的空间内。2.根据权利要求1所述的五自由度多功能云台，其特征在于：所述顶升机构包括云台面板、分离式多节液压千斤顶、法兰型无油衬套、顶升导向轴、顶升限位块、千斤顶支座、液压手动泵，所述云台面板下面通过顶升导向轴和法兰型无油衬套与俯仰机构的俯仰面板连接，支座板上通过千斤顶支座连接分离式多节液压千斤顶，分离式多节液压千斤顶上端连接云台面板，分离式多节液压千斤顶连接液压手动泵，通过人工操作液压手动泵，驱动千斤顶活塞杆伸出，从而提升云台上面板。3.根据权利要求1所述的五自由度多功能云台，其特征在于：所述顶升机构的调节范围为60mm；所述俯仰机构的俯仰角调节范围为
±5°
；所述横移机构和纵移机构的行程均为
±
100mm。4.根据权利要求1所述的五自由度多功能云台，其特征在于：所述俯仰机构包括减速器安装板、导轨安装板、俯仰面板、导轨副、缓冲块、俯仰导向轴支座组件、俯仰导向轴、俯仰导向轴支座、固定侧方形丝杠支座、丝杠螺母副组件、导向轮组件、楔形传动块、支撑侧方形丝杠支座、伺服电机、涡轮蜗杆减速器，所述俯仰面板下面一端连接俯仰导向轴支座组件，另一端通过固定侧方形丝杠支座和支撑侧方形丝杠支座连接丝杠螺母副组件，丝杠螺母副组件中的丝杠一端连接涡轮蜗杆减速器及伺服电机，且丝杠通过丝杠...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，张睿，张新中，孙浩然，叶子凌，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所，
类型：新型
国别省市：