一种用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构制造技术

技术编号：40359211 阅读：15 留言：0更新日期：2024-02-09 14:45

本发明专利技术公开了一种用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，所述用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构在基座和动平台之间设置三条运动支链，且每条运动支链单独设置一个驱动器，可以驱动动平台进行不同轴线方向的转动动作，从而可以实现输入动作与输出动作一一对应，克服了传统三转动并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐的缺点。另外，通过对支链结构和旋转轴线布置方式进行优化设计，使得并联机构的整体结构更加紧凑，在保证定向天线调姿范围的前提下，大大减小了调姿机构的安装空间，可以很好地适用于隧道这种狭窄空间的车载安装。另外，驱动器具有锁止功能，控制方式十分简单，能够手动地对机构关节进行精确的驱动控制。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及并联机构，特别地，涉及一种用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，另外，还涉及一种采用上述的三转动解耦并联调姿机构的定向天线。

技术介绍

1、工业机器人按照结构形式分为串联机器人和并联机器人，其机构学原型分别对应着串联机构和并联机构，串联机构是指若干个单自由度的基本机构顺序联接得到串联式组合，且每一个前置机构的输出运动为后置机构的输入运动，而并联机构则是指机构动平台与定平台之间用两个或两个以上的分支相连，且具有两个或两个以上自由度的闭环机构，是机构学的重要分支。并联机构相比于串联机构，具有结构紧凑、稳定性好、强度高、承载能力强、累积误差小等优点，因此具有较高的研究价值以及较大的应用空间，主要应用于运动模拟器、并联机床、雷达天线调姿平台以及高速机器人等典型应用场景。其中，定向天线是一种在某一个或几个特定方向发射及接收电磁波特别强，而在其它方向收发电磁波则为零或极小的天线，具有较大的前向增益，以及抑制后向信号的功能，由于定向天线具有定向性，故而其覆盖范围相对较小，为提高定向天线的适应性，减少对安装位置的依赖，目前主要是通过并联机构来实现定向天线的调姿。但是，现有并联机构一般是通过一个驱动器来控制多个支链的动作，支链运动存在强耦合，运动控制难度大、解析计算过程复杂，无法实现并联机构的单一运动输出。另外，现有并联机构的结构仍然较为复杂、安装空间较大，难以适用于隧道这种狭长空间的车载安装。

技术实现思路

1、本专利技术提供了一种用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，以解决现有并联

2、根据本专利技术的一个方面，提供一种用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，包括基座、动平台、第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链，所述基座固定安装在指定安装面上，所述动平台作为机构调姿运动的输出端，所述第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链分别连接所述基座和动平台，每条运动支链均单独设置有驱动器，用于驱动所述动平台进行不同轴线方向的转动动作。

3、进一步地，所述第一运动支链包括第一弧形连杆和第二弧形连杆，所述第一弧形连杆的第一端通过第一转动副与所述基座连接，第二端通过第二转动副与第二弧形连杆的第一端连接，所述第二弧形连杆的第二端通过第三转动副与所述动平台连接，所述第一转动副和第二转动副的旋转轴线相互垂直、所述第二转动副和第三转动副的旋转轴线相互垂直，且在初始状态下，三个转动副的旋转轴线两两相互垂直，且三条旋转轴线交汇于所述动平台的转动中心，所述驱动器设置在第一转动副处。

4、进一步地，所述第二运动支链包括第一直连杆、第二直连杆、第三直连杆、第四直连杆和第五直连杆，所述第一直连杆的第一端通过第四转动副与所述基座连接，第二端通过第五转动副与第二直连杆的第一端连接，第二直连杆的第二端通过移动副与第三直连杆的第一端连接，第三直连杆的第二端通过第六转动副与第四直连杆的第一端连接，第四直连杆的第二端通过第七转动副与第五直连杆的第一端连接，第五直连杆的第二端通过第八转动副与动平台连接，第四转动副的旋转轴线与第一转动副的旋转轴线平行，第五转动副的旋转轴线与第二转动副的旋转轴线共线，移动副的移动方向与第三转动副的旋转轴线平行，第六转动副、第七转动副和第八转动副的旋转轴线均与第三转动副的旋转轴线平行，所述驱动器设置在第五转动副处。

5、进一步地，所述第三运动支链包括第六直连杆、第七直连杆、第八直连杆、第九直连杆和第十直连杆，所述第六直连杆的第一端通过第九转动副与基座连接，第二端通过第十转动副与第七直连杆的第一端连接，第七直连杆的第二端通过第十一转动副与第八直连杆的第一端连接，第八直连杆的第二端通过第十二转动副与第九直连杆的第一端连接，第九直连杆的第二端通过第十三转动副与第十直连杆的第一端连接，第十直连杆的第二端通过第十四转动副与动平台连接，第九转动副的旋转轴线与第一转动副的旋转轴线共线，第十转动副、第十一转动副、第十二转动副的旋转轴线均与第二转动副的旋转轴线平行，第十三转动副、第十四转动副的旋转轴线与第三转动副的旋转轴线平行，所述驱动器设置在第十三转动副处。

6、进一步地，所述驱动器包括驱动杆、蜗杆座、弹簧、驱动头、蜗杆和蜗轮，所述弹簧和驱动头设置在所述蜗杆座内，所述蜗杆可转动地安装在所述蜗杆座上并与所述蜗轮啮合传动，所述蜗轮用于输出驱动力，所述驱动杆的一端伸入所述蜗杆座内并与所述驱动头固定连接，所述弹簧套设在所述驱动杆上，且两端分别与驱动头的端面、蜗杆座的内腔凸起相贴合，所述弹簧在初始状态下处于压缩状态，所述驱动杆上设置有花键，所述蜗杆座上设置有花键槽，所述驱动杆与所述蜗杆座通过花键和花键槽实现间隙配合，所述驱动头上设置有花键，所述蜗杆上设置有花键槽，所述驱动头与所述蜗杆通过花键和花键槽实现间隙配合，且所述驱动头上的花键长度大于所述驱动杆上的花键长度，使得驱动头上的花键始终位于蜗杆的花键槽内；

7、在初始状态下，在弹簧的弹力作用下，驱动杆的花键位于蜗杆座的花键槽内，驱动杆处于锁止状态；当拉动驱动杆，使驱动杆上的花键滑出蜗杆座上的花键槽，驱动杆解除锁止，通过旋转驱动杆可带动蜗杆旋转，从而带动蜗轮旋转。

8、进一步地，当第一转动副处的驱动器处于解除锁止状态，且第五转动副和第十三转动副处的驱动器处于锁止状态时，动平台仅具有第一转动副的旋转轴线方向转动自由度；

9、当第五转动副处的驱动器处于解除锁止状态，且第一转动副和第十三转动副处的驱动器处于锁止状态时，动平台仅具有第二转动副的旋转轴线方向转动自由度；

10、当第十三转动副处的驱动器处于解除锁止状态，且第一转动副和第五转动副处的驱动器处于锁止状态时，动平台仅具有第三转动副的旋转轴线方向转动自由度。

11、进一步地，在第一转动副处，所述蜗杆座固定安装在基座上，所述蜗轮固定安装在第一弧形连杆上。

12、进一步地，在第五转动副处，所述蜗杆座固定安装在第二直连杆上，所述蜗轮固定安装在第一直连杆上。

13、进一步地，在第十三转动副处，所述蜗杆座固定安装在第九直连杆上，所述蜗轮固定安装在第十直连杆上。

14、另外，本专利技术还提供一种定向天线，采用如上所述的用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构进行调姿。

15、本专利技术具有以下效果：

16、本专利技术的用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，在基座和动平台之间设置三条运动支链，且每条运动支链单独设置一个驱动器，可以驱动动平台进行不同轴线方向的转动动作，从而可以实现输入动作与输出动作一一对应，克服了传统三转动并联机构控制复杂、强耦合性、分析计算繁琐的缺点，同时保留了并联机构强度高、稳定性好的优点。

17、另外，通过对支链结构和旋转轴线布置方式进行优化设计，使得并联机构的整体结构更加紧凑，在保证定向天线调姿范围的前提下，大大减小了调姿机构的安装空间，可以很好地适用于隧道这种狭窄空间的车载安装。

18、另外，三条运动支链分别通过具有锁止功能的驱动器实现单本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，其特征在于，包括基座(1)、动平台(2)、第一运动支链(3)、第二运动支链(4)和第三运动支链(5)，所述基座(1)固定安装在指定安装面上，所述动平台(2)作为机构调姿运动的输出端，所述第一运动支链(3)、第二运动支链(4)和第三运动支链(5)分别连接所述基座(1)和动平台(2)，每条运动支链均单独设置有驱动器(6)，用于驱动所述动平台(2)进行不同轴线方向的转动动作。

2.如权利要求1所述的用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，其特征在于，所述第一运动支链(3)包括第一弧形连杆(31)和第二弧形连杆(32)，所述第一弧形连杆(31)的第一端通过第一转动副(33)与所述基座(1)连接，第二端通过第二转动副(34)与第二弧形连杆(32)的第一端连接，所述第二弧形连杆(32)的第二端通过第三转动副(35)与所述动平台(2)连接，所述第一转动副(33)和第二转动副(34)的旋转轴线相互垂直、所述第二转动副(34)和第三转动副(35)的旋转轴线相互垂直，且在初始状态下，三个转动副的旋转轴线两两相互垂直，且三条旋转轴线交汇于所述动平

3.如权利要求2所述的用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，其特征在于，所述第二运动支链(4)包括第一直连杆(41)、第二直连杆(42)、第三直连杆(43)、第四直连杆(44)和第五直连杆(45)，所述第一直连杆(41)的第一端通过第四转动副(46)与所述基座(1)连接，第二端通过第五转动副(47)与第二直连杆(42)的第一端连接，第二直连杆(42)的第二端通过移动副(48)与第三直连杆(43)的第一端连接，第三直连杆(43)的第二端通过第六转动副(49)与第四直连杆(44)的第一端连接，第四直连杆(44)的第二端通过第七转动副(410)与第五直连杆(45)的第一端连接，第五直连杆(45)的第二端通过第八转动副(411)与动平台(2)连接，第四转动副(46)的旋转轴线与第一转动副(33)的旋转轴线平行，第五转动副(47)的旋转轴线与第二转动副(34)的旋转轴线共线，移动副(48)的移动方向与第三转动副(35)的旋转轴线平行，第六转动副(49)、第七转动副(410)和第八转动副(411)的旋转轴线均与第三转动副(35)的旋转轴线平行，所述驱动器(6)设置在第五转动副(47)处。

4.如权利要求3所述的用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，其特征在于，所述第三运动支链(5)包括第六直连杆(51)、第七直连杆(52)、第八直连杆(53)、第九直连杆(54)和第十直连杆(55)，所述第六直连杆(51)的第一端通过第九转动副(56)与基座(1)连接，第二端通过第十转动副(57)与第七直连杆(52)的第一端连接，第七直连杆(52)的第二端通过第十一转动副(58)与第八直连杆(53)的第一端连接，第八直连杆(53)的第二端通过第十二转动副(59)与第九直连杆(54)的第一端连接，第九直连杆(54)的第二端通过第十三转动副(510)与第十直连杆(55)的第一端连接，第十直连杆(55)的第二端通过第十四转动副(511)与动平台(2)连接，第九转动副(56)的旋转轴线与第一转动副(33)的旋转轴线共线，第十转动副(57)、第十一转动副(58)、第十二转动副(59)的旋转轴线均与第二转动副(34)的旋转轴线平行，第十三转动副(510)、第十四转动副(511)的旋转轴线与第三转动副(35)的旋转轴线平行，所述驱动器(6)设置在第十三转动副(510)处。

5.如权利要求4所述的用于定向天线的三转动解耦并联调姿机构，其特征在于，所述驱动器(6)包括驱动杆(61)、蜗杆座(62)、弹簧(63)、驱动头(64)、蜗杆(65)和蜗轮(66)，所述弹簧(63)和驱动头(64)设置在所述蜗杆座(62)内，所述蜗杆(65)可转动地安装在所述蜗杆座(62)上并与所述蜗轮(66)啮合传动，所述蜗轮(66)用于输出驱动力，所述驱动杆(61)的一端伸入所述蜗杆座(62)内并与所述驱动头(64)固定连接，所述弹簧(63)套设在所述驱动杆(61)上，且两端分别与驱动头(64)的端面、蜗杆座(62)的内腔凸起相贴合，所述弹簧(63)在初始状态下处于压缩状态，所述驱动杆(61)上设置有花键，所述蜗杆座(62)上设置有花键槽，所述驱动杆(61)与所述蜗杆座(62)通过花键和花键槽实现间隙配合，所述驱动头(64)上设置有花键，所述蜗杆(65)上设置有花键槽，所述驱动头(64)与所述蜗杆(65)通过花键和花键槽实现间隙配合，且所述驱动头(64)上的花键长度大于所述驱动杆(61)上的花键长度，使得驱动头(64...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马治中，秦念稳，王华明，解仁伟，王鹏翔，王辉，刘军，曾苗筠，
申请(专利权)人：中国铁建大桥工程局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：

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