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专利号: 2017104864001
申请人: 桂林电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.全封闭式球形全向陀螺机构,其特征在于:包括固装于设备机体上的外球壳(1)和设于外球壳(1)内部中央的水平转子(2),所述水平转子(2)置于上、下弧形球体(3)之间,上、下弧形球体(3)的球心均与外球壳(1)同心,水平转子(2)内安装有双轴航模电机(4),处于水平转子(2)回转中心线上的双轴航模电机(4)的上、下转轴分别与上、下弧形球体(3)连接;对应于上、下弧形球体(3)各设有三个全向轮(5)而构成上、下三对轮系,与上弧形球体(3)对应的三个全向轮(5)的轴线向上正交于一点,与下弧形球体(3)对应的三个全向轮(5)的轴线向下正交于一点,各对轮系中的上、下全向轮(5)对称于球心,各全向轮(5)通过对应的弹性轮架(7)安装于对应的弧形球体(3)上且各全向轮(5)在弹性轮架(7)的弹力作用下径向压紧在外球壳(1)内壁的对应位置上,各弹性轮架(7)上设有驱动对应全向轮(5)转动的电机(6)和检测对应全向轮(5)转动参数的编码器。

2.根据权利要求1所述的全封闭式球形全向陀螺机构,其特征在于:各弹性轮架(7)包括左、右架体,各架体包括相互套装的弹簧套(7‑1)和弹簧销(7‑2),所述弹簧套(7‑1)和弹簧销(7‑2)之间预紧有压缩弹簧(7‑3),所述全向轮(5)通过轮轴(7‑4)于左、右弹簧套(7‑1)上安装,左、右弹簧销(7‑2)的底部安装于对应的弧形球体(3)上。

3.根据权利要求1或2所述的全封闭式球形全向陀螺机构,其特征在于:所述水平转子(2)的直径大于弧形球体(3)底部直径而小于外球壳(1)的内径。

4.根据权利要求1或2所述的全封闭式球形全向陀螺机构,其特征在于:所述外球壳(1)通过其上、下、左、右的壳座安装于设备机体上。

5.全封闭式球形全向陀螺机构运行方法,其特征在于采用了如根据权利要求1或2所述的全封闭式球形全向陀螺机构,其工作步骤为:①、启动双轴航模电机(4)驱动水平转子(2)高速旋转;

②、根据设备机体的力矩矢量调节要求设定水平转子(2)回转中心线期望进动的方向和水平转子(2)运转的速度大小;

③、以水平转子(2)回转中心线的期望进动为基础,根据全向轮(5)在弧形球体(3)上运动的逆运动学原理求出各全向轮(5)所需驱动的速度,由于全向轮(5)在外球壳(1)内壁上运动而使水平转子(2)的回转中心线可在任意方向上进动,故全向轮(5)的驱动速度始终有解;

④、启动电机(6)驱动六个全向轮(5)按要求的速度转动并通过一定的对应关系合成所期望的速度;

⑤、高速运转的水平转子(2)由于其回转中心线的进动而产生陀螺力矩,该陀螺力矩通过全向轮(5)与外球壳(1)之间的接触约束而向外球壳(1)传递,由于外球壳(1)固定安装在设备机架上,故陀螺力矩最终传递给需要力矩的设备;

⑥、通过调整水平转子(2)回转中心线的方向和水平转子(2)运转速度大小,进而调节陀螺输出力矩矢量。