[发明专利]防晕稳定机构

权利要求书

1.一种防晕稳定机构，包括上平台(1)、双自由度关节一(2)、双自由度 关节二(3)、双自由度关节三(4)、作动器一(5)、作动器二(6)、作动器三(7)、 机构控制器(9)、单自由度关节一、(10)、单自由度关节二(11)、单自由度关 节三(12)和下平台(8)；其特征在于：下平台(8)与交通工具固联，机构控 制器(9)固定在下平台(8)上，作动器一(5)、作动器二(6)、作动器三(7) 的基座分别通过单自由度关节一(10)、单自由度关节二(11)、单自由度关节三 (12)固定在下平台(8)上，作动器一(5)、作动器二(6)、作动器三(7)的 另一端分别通过双自由度关节一(2)、双自由度关节二(3)、双自由度关节三(4) 设施固定在上平台(1)上，机构控制器(9)固定在下平台(8)的任意位置， 用于感知下平台(8)的空间姿态角变化，根据姿态角控制作动器一(5)、作动 器二(6)、作动器三(7)，通过实时改变作动器一(5)、作动器二(6)、作动器 三(7)的推杆长度，使上平台(1)的空间姿态始终平衡稳定。

2.根据权利要求1所述的一种防晕稳定机构，其特征在于：双自由度关节 一(2)、双自由度关节二(3)、双自由度关节三(4)绕上平台(1)的几何中心 呈等距离均匀圆周分布，并固定在上平台(1)上。

3.根据权利要求1所述的一种防晕稳定机构，其特征在于：单自由度关节 一、(10)、单自由度关节二(11)、单自由度关节三(12)绕下平台(8)的几何 中心呈等距离均匀圆周分布，并固定在下平台(8)上。

4.根据权利要求1所述的一种防晕稳定机构，其特征在于：作动器一(5)、 作动器二(6)、作动器三(7)的构成分别包括电机、传动机构、丝杠、推杆、 位置传感器、限位开关和基座，且3个作动器的功能及参数完全相同。

5.根据权利要求1或4所述的一种防晕稳定机构，其特征在于：电机固定 在基座上，传动机构将电机力矩输出到丝杠上，丝杠带动推杆完成直线往复运动， 位置传感器与丝杠同轴联结，用于检测推杆的位移量，并转换为电参量反馈信号， 限位开关固定在基座上，用于检测推杆的极点位置信息。

6.根据权利要求1所述的一种防晕稳定机构，其特征在于：所述的机构控 制器包括中央控制器、惯性敏感元件、温度传感器、信号调理单元、通信接口单 元、电机驱动器及电源变换单元，惯性敏感元件监测机座的振动及位移，并转换 为电参量送至信号调理单元，已调理信号输出至中央控制器采集、处理后，发出 控制三个作动器的推杆长度变化指令，并与作动器一、作动器二、作动器三的推 杆位移反馈量进行比较，形成三个作动器的电机驱动指令，通信接口单元实现与 上位机的数据通信，温度传感器精密补偿惯性敏感元件的检测精度，电源变换单 元提供整机的动力电源和控制电源。

7.根据权利要求1或6所述的一种防晕稳定机构，其特征在于：所述的中 央控制器选择嵌入式MCU、FPGA或SOC的任意类型，惯性敏感元件为加速度传 感器、陀螺仪，或两种类型的组合应用，温度传感器为模拟温度传感器和数字温 度传感器的任意类型，信号调理单元包括模拟接口电路和数字接口电路，通信接 口单元为485、CAN、RF、ZigBee任意类型的模块，驱动器为直流驱动器和交流 驱动器，电源变换单元为AC‐DC或DC‐DC拓扑结构。

8.根据权利要求1、6或7所述的一种防晕稳定机构，其特征在于：所述中 央控制器是本发明的控制核心，利用惯性敏感元件监测下平台的姿态变化，利用 温度传感器对惯性敏感元件精密补偿，通过信号调理、数据融合算法、坐标变换 和编程设计，转换为控制三个作动器的推杆长度变化指令，并与作动器一(5)、 作动器二(6)、作动器三(7)的推杆位移反馈量进行比较，形成三个作动器的 电机驱动指令，实现上平台(1)的平衡稳定。

9.根据权利要求1、6、7或8所述的一种防晕稳定机构，其特征在于： 该稳定机构的工作原理基于二阶闭环系统，过程控制实现基于现代数字测控技 术，所述中央控制器的数据融合算法，对双轴陀螺仪的速度输出信号进行积分， 得到下平台(8)的粗精度空间姿态角，通过对三轴振动传感器的输出信号采样、 处理，得到下平台(8)的高精度空间姿态角，用高精度空间姿态角实时修正低 精度空间姿态角，并结合温度传感器反馈信号进行温度补偿，即可得到下平台(8) 实时、精密的空间姿态角。