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专利号: 2019110024560
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-07-25
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:其包括控制单元、车体、工作台以及驱动机构,所述车体包括车体框架以及设置在所述车体框架外部的外壳,所述工作台设置在所述车体的上表面,所述驱动机构包括四条支链腿,每一条支链腿的转盘轴承的内圈固定在车体框架的一个内侧角,所述四条支链腿包括至少两条三驱动支链腿,当其中不同支链腿的转盘轴承沿支链腿导轨上下升降不同确定高度时,能够实现工作台姿态的调节;

当四条支链腿的车轮同时向某个方向滚动时,能够实现车体向某个方向移动;

当四条支链腿的车轮转向与地面某一点和车轮的连线垂直时,车轮滚动能够实现车体绕地面该某一点的转动;

所述四条支链腿为四条三主动驱动支链腿或者所述四条支链腿为两条三主动驱动支链腿和两条二主动驱动支链腿,当四条支链腿为两条三主动驱动支链腿和两条二主动驱动支链腿时,两条三主动驱动支链腿设置在车体框架的一条对角线的两端,两条二主动驱动支链腿设置在车体框架的另一条对角线的两端。

2.根据权利要求1所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述控制单元包括控制柜、两个倾角仪、四个激光测距装置以及四个电源单元,每一个电源单元分别连接一个驱动机构,所述控制柜分别与每一个驱动单元、倾角仪以及激光测距装置通讯连接,两个倾角仪分别安装在所述车体框架内部的不同位置,激光测距装置安装于车体框架内部四周的能够对四周的路况进行探测。

3.根据权利要2所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述三主动驱动支链腿的行进单元包括第一驱动电机组、第一齿形带轮、第二齿形带轮、第一齿形带、转角仪、车轮、第一车轮轴以及轴承组件,所述轴承组件包括第一轴承、第一轴承端盖及第一轴承座,所述第一轴承座设置在所述基板一侧的下方,所述第一轴承安装在所述第一轴承座内,所述第一轴承的内圈中安装有第一车轮轴,所述第一轴承的外侧安装有第一轴承端盖,所述第一主动驱动电机组包括第一驱动电机、第一减速器和第一扭矩传感器,所述第一驱动电机的输出轴安装有所述第一减速器,所述第一减速器的第一端安装第一扭矩传感器,所述第一主动驱动电机组的第一减速器的输出轴上安装有所述第一齿形带轮,所述第一车轮轴的第一端安装有所述第二齿形带轮,所述第一齿形带轮与所述第二齿形带轮之间通过所述第一齿形带进行传动连接,所述第一车轮轴上固定安装有所述车轮,且所述车轮位于多个所述第一轴承的中间,所述车轮和所述第一车轮轴第一端的第一轴承之间安装有所述转角仪,所述转角仪的配置用来测第一车轮轴的转角信号并将转角信号反馈给所述控制单元,实现第一驱动电机组的闭环控制。

4.根据权利要求1所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述二主动驱动支链腿的行进单元包括车轮、第二车轮轴以及轴承组件,所述轴承组件包括第一轴承、第二轴承端盖及第二轴承座,所述第二轴承座设置在所述基板一侧的下方,所述第一轴承安装在所述第二轴承座内,所述第一轴承的内圈中安装有第二车轮轴,所述第一轴承的外侧安装有第二轴承端盖,所述第二车轮轴上固定安装有所述车轮,且所述车轮位于多个所述第一轴承的中间,所述二主动驱动支链腿的行进单元的车轮在相邻的三主动驱动支链腿的行进单元的带动下进行从动。

5.根据权利要求1所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述升降单元包括第二驱动电机组、第三齿形带轮、第四齿形带轮、第二齿形带、丝杠螺母组件、压力传感器、螺母架、两条导轨滑块组件、高度感应装置、连接板以及L形板,所述丝杠螺母组件为丝杆和螺母组成的移动副,导轨滑块组件为导轨和滑块组成的滑动副,所述第二驱动电机组包括第二驱动电机、第二减速器和第二扭矩传感器,所述第二驱动电机的输出轴安装有所述第二减速器,所述第二减速器的第一端安装第二扭矩传感器,所述第二扭矩传感器通过固定板设置在所述基板第一轴承座或者第二轴承座一侧,所述第二减速器的输出轴上安装有所述第三齿形带轮,第三齿形带轮和第四齿形带轮之间通过第二齿形带连接,所述第四齿形带轮连接所述丝杠,两条导轨分别固定在基板上,每一条导轨连接有多个滑块,所述导轨与所述丝杠平行设置,滑块与连接板固定连接,所述丝杆上安装有螺母,所述螺母与所述螺母架固定连接,所述压力传感器安装于螺母和螺母架之间,所述螺母架和连接板固定连接,所述连接板与L形板固定连接,所述L形板与行进方向控制单元的上盖板固定连接,螺母沿丝杠轴线方向的移动以完成升降功能。

6.根据权利要求1所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述行进方向控制单元包括第三驱动电机组、第四驱动电机组、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、转盘轴承、上盖板和编码器,所述转盘轴承的外圈齿的第一端面与所述上盖板固定连接,所述转盘轴承的内圈与车体固定连接,所述第一齿轮、第二齿轮以及第三齿轮齿数和模数均相同,第三驱动电机组和第四驱动电机组分别驱动第二齿轮和第三齿轮,所述第二齿轮和第三齿轮分别与转盘轴承外圈齿啮合,所述编码器的输出轴与第一齿轮连接,编码器通过检测该齿轮的转动得到转盘轴承外圈齿的转角,并将测得的转角信息反馈给控制单元,

所述第三主动驱动电机组和第四驱动电机组分别布置在转盘轴承两侧,所述第三驱动电机组包括第三驱动电机、第三减速器和第三扭矩传感器,所述第三驱动电机的输出端安装第三减速器,所述第三减速器的第二端安装有所述第三扭矩传感器,所述第三减速器的输出轴上安装所述第二齿轮,所述第四驱动电机组包括第四驱动电机、第四减速器和第四扭矩传感器,所述第四驱动电机的输出端安装第四减速器,所述第四减速器的第二端安装有所述第四扭矩传感器,所述第四减速器的输出轴上安装所述第三齿轮。

7.根据权利要求1所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述车体框架为空心方钢与钢板焊接而成的双层框架式结构。

8.根据权利要求1所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述外壳包括上车体外壳和下底板,所述上车体外壳和下底板包裹了整个车体框架,所述外壳的底部四周设置有防撞条。

9.根据权利要求5所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:所述高度感应装置包括磁尺和磁尺感应头,所述磁尺布置在导轨外侧,所述磁尺感应头与滑块同步上下移动。

10.根据权利要求1所述的基于四腿低矮的水平对接装配六自由度并联调姿平台,其特征在于:四个调姿支链腿驱动机构为地面封闭六自由串联机构,构型RzPzRyS+;四条腿采用矩形对称布局与车体固联;其中每条支链腿的转动副Rz的轴线、移动副Pz移动方向彼此平行并垂直车体动平台、及转动副Ry;构成一种新的四支链腿、且其中一条冗余的可全向行走的六自由度并联调姿机构,构型4-RzPzRyS+。