二自由度调姿机构制造技术

本发明专利技术涉及一种二自由度调姿机构，包括基座、第一移动组件、第二移动组件、球铰组件和动平台；基座具有相互垂直的三个平面；第一移动组件安装在基座的一个平面上；第二移动组件安装在基座的另一个平面上；第一移动组件和第二移动组件的运动方向相互平行，且指向基座的又一平面；球铰组件安装在基座的又一平面上；动平台位于球铰组件、第一移动组件和第二移动组件之间，动平台与球铰组件的球头杆的一端连接，动平台与第一移动组件和第二移动组件的活动端通过转动组件连接。该调姿机构采用并联构型，消除了串联构型带来的累计误差，并对几何误差进行了进一步的平均，保证了机构的指向定位精度和重复指向定位精度。位精度和重复指向定位精度。位精度和重复指向定位精度。

【技术实现步骤摘要】
二自由度调姿机构


[0001]本专利技术涉及机构学领域，特别是涉及一种二自由度调姿机构。

技术介绍

[0002]在航空航天、雷达数据传输、光学实验等对精度要求高的领域，信号或光路的传输路径有很强的方向性要求，这就要求天线、雷达、反射镜等设备需要具有定向转动和跟踪功能。根据机构运动学逆解，给定空间指向机构末端动平台的法向方向，就可以确定其驱动输入。
[0003]目前广泛应用的空间指向机构大多是串联构型，例如各种定位云台、稳定器、太阳能跟踪装置等，但是这种构型串联的各个关节误差会叠加甚至放大，从而降低末端动平台的定位精度。此外，这种指向机构的力学性能较差，对末端的负载比较敏感，额定载荷小，稳定性较差，同时，末端平台等效惯量大，难以实现高频灵敏控制。
[0004]而在机器人领域也提出了一种称之为agile eye的并联指向机构，运动副形式为RRR
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RRR
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RRR，简化版本为RRR
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RR，三个或两个支链布置在正交的平面内，但是其实际为一种过约束机构，对制造和装配精度要求高，如果关节存在几何偏差，理论上末端动平台会减少自由度，只能通过连杆间的协调变形来实现指向运动，这大大降低了指向精度，由于指向方向没有固定的位置约束，因此可能会造成工作空间不对称，精度产生各向异性。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种二自由度调姿机构，解决了一般指向机构定位精度差的问题。
[0006]一种二自由度调姿机构，包括：<br/>[0007]基座，具有相互垂直的三个平面；
[0008]第一移动组件，安装在所述基座的一个平面上；
[0009]第二移动组件，安装在所述基座的另一个平面上；
[0010]所述第一移动组件和所述第二移动组件的运动方向相互平行，且指向所述基座的又一平面；
[0011]球铰组件，安装在所述基座的又一平面上；
[0012]动平台，位于所述球铰组件、所述第一移动组件和所述第二移动组件之间，所述动平台与所述球铰组件的球头杆的一端连接，所述动平台与所述第一移动组件和所述第二移动组件的活动端通过转动组件连接。
[0013]在其中一个实施例中，所述基座包括：
[0014]基板，包括两个相互垂直的平面，所述第一移动组件和所述第二移动组件分别安装在两个所述平面上；
[0015]立板，固定在所述基板的一端，且与所述基板的两个平面相互垂直，所述球铰组件安装在所述立板上。
[0016]在其中一个实施例中，所述第一移动组件和所述第二移动组件相对于所述基板的两个平面的相交线相互对称。
[0017]在其中一个实施例中，所述球铰组件的中轴线与所述第一移动组件和所述第二移动组件的运动方向相互平行，且所述球铰组件的中轴线与所述第一移动组件和所述第二移动组件的距离相同。
[0018]在其中一个实施例中，所述第一移动组件和所述动平台上分别安装有第一转动组件和第三转动组件；所述第一转动组件和所述第三转动组件通过第一连接架连接。
[0019]在其中一个实施例中，所述第二移动组件和所述动平台上分别安装有第二转动组件和第四转动组件；所述第二转动组件和所述第四转动组件通过第二连接架连接。
[0020]在其中一个实施例中，所述第一转动组件和所述第二转动组件至少有一个具有相互垂直的两个转动方向，所述第三转动组件和所述第四转动组件均具有相互垂直的两个转动方向。
[0021]在其中一个实施例中，所述球铰组件包括：
[0022]球头座，安装在所述立板上，且所述球头座的中轴线与所述第一移动组件和所述第二移动组件的距离相同；
[0023]球头杆，球头的一端活动安装在所述球头座上，所述球头杆杆状的一端连接在所述动平台的中心位置，且与所述动平台垂直。
[0024]在其中一个实施例中，所述第二转动组件和所述第四转动组件相对于所述球头杆的中轴线相互对称。
[0025]在其中一个实施例中，所述动平台上设置有多种安装孔，用于安装不同的末端执行器。
[0026]上述二自由度调姿机构，其末端动平台的中央法线可以看作是一条射线，射线具有5自由度，分别是3个自由度来确定位置，2个自由度确定方向。该调姿机构采用球铰组件，法线始终通过球铰组件中心，由于球铰组件是固定安装在基座上的，所以球铰组件中心严格限制了末端执行器的位置。剩下2个自由度位于一个转动组件与第一移动组件及动平台的连接处、另一个转动组件与第二移动组件及动平台的连接处和球铰组件活动处，因此末端动平台的转动是以球铰组件的活动处为中心，通过两个移动组件的运动配合改变末端执行器的指向方向，相对于一般指向机构采用的过约束结构，该调姿机构采用并联构型，消除了串联构型带来的累计误差，并对几何误差进行了进一步的平均，保证了机构的指向定位精度和重复指向定位精度，并且机构的刚性高，承载能力强，动平台等效惯量小，运动灵活，稳定性好。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本专利技术的二自由度调姿机构的原理示意图；
[0029]图2为本专利技术的二自由度调姿机构的结构示意图；
[0030]图3为本专利技术的基板的结构示意图；
[0031]图4为本专利技术的第一移动组件的结构示意图；
[0032]图5为本专利技术的第二移动组件的结构示意图；
[0033]图6为本专利技术的球铰组件的结构示意图。
[0034]附图标记：
[0035]100、基座；110、基板；120、立板；210、第一移动组件；211、第一音圈电机；212、第一导轨；213、第一挡板；214、第一光电开关；220、第一转动组件；230、第三转动组件；240、第一连接架；310、第二移动组件；311、第二音圈电机；312、第二导轨；313、第二挡板；314、第二光电开关；320、第二转动组件；330、第四转动组件；340、第二连接架；410、球铰组件；411、球头座；412、球头杆；420、动平台；500、末端执行器。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]需要说明的是，当组件被称为“固定于”或“设置于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二自由度调姿机构，其特征在于，包括：基座，具有相互垂直的三个平面；第一移动组件，安装在所述基座的一个平面上；第二移动组件，安装在所述基座的另一个平面上；所述第一移动组件和所述第二移动组件的运动方向相互平行，且指向所述基座的又一平面；球铰组件，安装在所述基座的又一平面上；动平台，位于所述球铰组件、所述第一移动组件和所述第二移动组件之间，所述动平台与所述球铰组件的球头杆的一端连接，所述动平台与所述第一移动组件和所述第二移动组件的活动端通过转动组件连接。2.根据权利要求1所述的二自由度调姿机构，其特征在于，所述基座包括：基板，包括两个相互垂直的平面，所述第一移动组件和所述第二移动组件分别安装在两个所述平面上；立板，固定在所述基板的一端，且与所述基板的两个平面相互垂直，所述球铰组件安装在所述立板上。3.根据权利要求2所述的二自由度调姿机构，其特征在于，所述第一移动组件和所述第二移动组件相对于所述基板的两个平面的相交线相互对称。4.根据权利要求3所述的二自由度调姿机构，其特征在于，所述球铰组件的中轴线与所述第一移动组件和所述第二移动组件的运动方向相互平行，且所述球铰组件的中轴线与所述第一移动组件和所述第二移动组件的距离相同。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁振鹍，陈根良，王皓，段旭洋，吴海宇，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：