[发明专利]马鞍型并联跟踪台

说明书

技术领域

本发明属于机械装置，具体涉及一种可实现多自由度转向的活动平台。

技术背景

对于运动目标的跟踪目前普遍采用跟踪转台技术实现，即将目标跟踪仪器置于活动平台上。以常见的三轴跟踪转台为例，其原理是通过绕其自身的方位轴、俯仰轴和偏摆轴的转动来调整跟踪角度，实现对运动目标的跟踪。该技术目前虽然较为成熟，但由于其采用角运动的跟踪方式，最多有三个旋转自由度，当其在车载或船载等运动载体上使用时，不能同时满足角运动跟踪和隔离载体垂直运动的要求。据此，本发明提出了一种具备多自由度、适于运动载体上使用的运动目标跟踪台的新装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有四个自由度转向的活动平台，可实现在运动载体上对运动目标的跟踪。

以下参照附图对本发明的技术方案予以说明。马鞍型并联跟踪台具有：定平台1、动平台2、驱动杆3、直线导轨4、万向节5和转台6等(如图1)。在定平台1和动平台2之间用四个驱动杆3-1至3-4呈马鞍型并联支撑，每个驱动杆的两端用球铰链分别与定平台1和动平台2连接。直线导轨4由导向杆和外套两部分组成(如图2)，直线导轨4中的导向杆7顶端与万向节5固定连接，直线导轨4的外套与定平台1固定。万向节5的上端和直线导轨外套的下端分别位于动平台铰点矩形(图中虚线部分)和定平台铰点矩形(图中虚线部分)的几何中心位置(如图3)，万向节交叉十字轴8的方向分别与动平台2铰点矩形的长边a和短边b同向且平行。定平台1的下端与转台6同轴连接，实现方位旋转。四个驱动杆3-1～3-4均采用直线电机驱动，驱动杆可伸缩，驱动杆的个数根据需要可以为3杆、5杆或6杆。定平台1和动平台2的形状可以是圆形、六角形或多边形。

本发明所提出的具有四个自由度的并联跟踪机构，包括三个转动自由度和一个平动自由度。以具有四个驱动杆并联支撑定平台和动平台的跟踪台为例：四个驱动杆可通过直线电机驱动其伸长和缩短；动平台可实现升降运动、俯仰运动、偏摆运动以及三种运动的任意叠加。运动的叠加可理解为，若使动平台的位置和姿态具备升降位移、俯仰角和偏摆角三个特征，实现的运动方式有两种，一种是升降运动、俯仰运动和偏摆运动按顺序执行来实现；另一种是通过直线电机驱动四个驱动杆同步伸长或缩短不同长度来实现，其达到的运动效果与第一种运动方式一致，称为运动的叠加；转台6由步进电机驱动，实现方位转动。导向杆7和导向杆外套采用带花键的导向结构，具有防转功能；万向节5本身无旋转自由度，直线导轨4与万向节5固定连接机构可以消除并联驱动时产生的旋转运动。

附图说明

图1为本发明结构图。图2为图1底视放大立体效果图。图3为图1的立体效果图。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明的结构原理做进一步说明。

本实施例设计的驱动杆为四个，将本发明置于船上进行运动目标的跟踪，跟踪台上安置跟踪摄像机。动平台2铰点矩形：a＝100mm，b＝80mm；定平台1铰点矩形：a＝260mm，b＝200mm；直线导轨4与万向节组合长230mm，其中万向节交叉十字轴轴心距离动平台为25mm，选取球铰链的最大摆角30°。如图3所示。

实施例1：调整第一个驱动杆3-1和第二个驱动杆3-2同步伸长73.2mm；第三个驱动杆3-3和第四个驱动杆3-4均同步伸长19.1mm，动平台2实现上升运动和和俯仰运动叠加，其上升距离达到50mm，俯仰姿态角30°。

实施例2：调整第一个驱动杆3-1和第四个驱动杆3-4同步伸长66.9mm；第二个驱动杆3-2和第三个驱动杆3-3同步伸长23.9mm，动平台2实现上升运动和和偏摆运动叠加，其上升距离达到50mm，偏摆姿态角30°。

实施例3：调整第一个驱动杆3-1伸长2.4mm，第二个驱动杆3-2伸长34.9mm，第三个驱动杆3-3伸长92.8mm，第四个驱动杆3-4伸长49.4mm，动平台2实现上升运动、俯仰运动和偏摆运动叠加，其上升距离达到50mm，俯仰姿态角30°，偏摆姿态角30°。

上述实施例说明，通过四杆并联驱动可升降运动、俯仰运动、偏摆运动以及三种运动的任意叠加，如果配合底端转台的方位旋转，可以实现空间四自由度运动。

本发明的优点在于：(1)跟踪台采用并联支撑布局，通过四杆并联驱动，除能实现二轴旋转，还可以实现平动；(2)并联支撑结构，其运动链封闭，承载量大；(3)马鞍型并联跟踪台可以实现三个转动和一个平动，其结构特点易于实现大型跟踪台和小型跟踪台。