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专利号: 2022105079480
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:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:其包括定平台、动平台、两个球环形约束分支结构和三条完全相同的UPS运动支链;

所述UPS运动支链的两端分别与所述定平台和动平台固定连接,球环形约束分支结构的第一端与动平台之间以面接触连接,球环形约束分支结构的第二端与定平台固定连接,球环形约束分支结构用于约束空间上三个移动自由度;

所述定平台包括定平台环形板和支撑杆,所述支撑杆固定设置在所述定平台环形板上;所述动平台包括动平台环形板以及多个球弧形面板,所述多个球弧形面板均匀设置在所述动平台环形板的外侧壁上;

所述球环形约束分支结构为球弧状面板结构,两个球弧状面板结构的半径与所述定平台的半径相等,两个球环形约束分支结构分别为第一球环形约束分支结构和第二球环形约束分支结构,第一球环形约束分支结构和第二球环形约束分支结构的底面相互法兰连接,所述第一球环形约束分支结构和第二球环形约束分支结构的外侧与所述支撑杆固定连接,所述第一球环形约束分支结构和第二球环形约束分支结构的内侧套设在所述动平台外侧并与多个球弧形面板面接触,所述第一球环形约束分支、第二球环形约束分支、动平台以及定平台的圆心位于一条直线上,所述第一球环形约束分支与所述第二球环形约束分支的高度之和大于所述动平台的高度;

所述并联稳定平台具有三个自由度,能够实现空间的三维转动。

2.根据权利要求1所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:所述UPS运动支链包括电动推杆、二自由度关节和三自由度关节,所述定平台和UPS运动支链中的二自由度关节的第一端固定连接,所述二自由度关节的第二端与所述电动推杆的第一端连接,所述电动推杆的第二端与所述三自由度关节的第一端连接,所述三自由度关节的第二端与所述动平台固定连接。

3.根据权利要求2所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:三个UPS运动支链两端均呈正三角形对称布置。

4.根据权利要求1所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:所述动平台的上表面设置有三个用于安装三自由度关节的球窝,三个球窝在圆周方向上间隔120°布置在动平台上。

5.根据权利要求4所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:所述多个球弧形面板与球环形约束分支结构内球面共球心且以面接触方式连接。

6.根据权利要求5所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:所述球弧形面板设置有六个,六个球弧形面板的弧形轴线相交于同一点,六个球弧形面板均匀铰接布置在动平台上,彼此之间间隔60°。

7.根据权利要求5所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:所述支撑架均匀设置有三个,所述支撑架设置有支撑槽,所述支撑槽的内壁为与所述球弧状面板结构的外壁匹配的弧面。

8.根据权利要求5所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台,其特征在于:所述动平台环形板上安装有三轴转动倾角传感器。

9.一种基于权利要求1‑8任一项所述的三自由度球环式调姿并联稳定平台的使用方法,其特征在于,其包括以下步骤:S1、基于船舰整体结构进行理论分析,在船舰上靠近质心位置或与质心共轴位置安装并联稳定平台;

S2、通过定平台环形板与船舰固定连接,支撑杆通过螺栓固定连接于所述定平台环形板上并安装支撑槽;

S3、在支撑槽处首先安装第一球环形约束分支结构,第一球环形约束分支结构中弧型面内部安装动平台环形板,动平台环形板与第一球环形约束分支结构以面接触方式连接,最后将第二球环形约束分支结构安装固定在动平台环形板使动平台环形板在两个球弧型约束分支中的球弧面上运动;

S4、所述动平台环形板的一面连接UPS运动支链的三自由度关节的第一端,三自由度关节的第二端通过电动推杆和二自由度关节的第一端连接,二自由度关节与定平台环形板固定连接;

S5、固定三条运动支链的运动方向,具体地,沿电动推杆方向伸长为正,沿电动推杆方向缩短为负;

S6、在动平台环形板上安装三轴转动倾角传感器,检测并联稳定平台动态位姿即检测船舰整体姿态变化;

S7、发生姿态变化后由三轴转动倾角传感器将数据传递给中心控制器,由中心控制器下达指令驱动UPS运动支链运动,进行位姿补偿,使动平台始终保持初始位姿状态。