[實用新型]多自由度相位中心機器人

有效

• 申請號: 201120394384.1
• 申請日: 2011-10-17
• 公開（公告）號: CN202351711U
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 王志勝;胡洲;宋飛飛;劉建中;陳照海
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型設計一種相位中心可調的多自由度相位中心機器人，屬于常規天線測試領域。?

背景技術

天線是無線設備發射和接收無線電信號必不可少的設備，它的優劣直接影響無線設備性能的好壞，對天線性能的測試有著重要的影響。在天線測試過程中需要對天線的極化角、俯仰角進行精確定位，以測試天線在空間各個角位置接收無線電信號的能力。最原始的天線測試通過人工手動進行，其測量周期長、誤差大，因此需要有專門的測試系統對天線性能進行測試，后來改用電動轉臺調節天線的極化角和俯仰角。?

為了保證相位中心不變，通常俯仰軸需要采用圓弧導軌部件，使其可以旋轉0～90.0°。該設備存在如下不足：其一，整個設備采用金屬部件構造，在天線周邊范圍內存在的金屬部件越多，對天線測試造成的干擾就越大；其二，設備部件龐大，制造成本高，安裝調試困難；其三，只能調節天線的極化角和俯仰角，不能對天線在三維空間內進行全方位測試。?

鑒于傳統電動轉臺的不足，本實用新型不采用圓弧導軌方案，而是通過多自由度機器人的多維關節運動等效地實現俯仰運動，同時保證被測天線的相位中心在一定范圍內可調。除此之外，機器人下臂繞垂直旋轉軸轉動，可調節天線在三維空間內的姿態，使天線得到全方位的測量。?

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種相位中心可調的，對天線測試影響小，且可在三維空間內對天線進行全方位動態測試的設備，該設備可以完全取代正在使用的各種主流電動天線測試轉臺。?

本實用新型公開一種相位中心可調的多自由度相位中心機器人。其特征在于：O點為被測天線的相位中心；被測天線安裝在天線支架(1)上，天線支架(1)一方面可繞上關節O₁旋轉，轉動角度表示為θ₂，另一方面天線支架(1)還可以沿軸線O-O₁以角速度ω₁自轉，實現天線極化角的調節，角度調節范圍為0.0～360.0°；機器人上臂(2)可繞中關節O₂旋轉，轉動角度表示為θ₃；中臂(3)可繞下關節O₃旋轉，轉動角度表示為θ₄；下臂(4)可繞垂直旋轉軸(5)旋轉，轉動角速度表示為ω₂，垂直旋轉軸(5)固定在地面安裝基座之上；通過?調節轉角θ₂、θ₃和θ₄的大小可以控制相位中心(O)在三維空間的位置和天線俯仰角(θ₁)的大小，俯仰角調節范圍為0.0～90.0°；當機器人下臂(4)繞垂直旋轉軸(5)轉動時，可實現機器人繞軸線O-O₃轉動，使天線方向在以相位中心(O)為圓心，天線支架長度為半徑的一個半球空間(6)內任意調節。?

本實用新型公開的裝置的優點描述如下：?

真實性。天線支架(1)繞軸線O-O₁以角速度ω₁自轉可實現多自由度相位中心機器人極化角調節；根據機器人正向運動學原理，通過調節轉角θ2、θ3和θ4的大小以及下臂(4)繞垂直旋轉軸(5)的轉動角可以控制相位中心(O)在三維空間的位置和天線俯仰角(θ1)的位置。?

低干擾性。低干擾的實現，一方面是靠機器人的制造材料來保證，如選用非金屬復合材料；另一方面是靠結構設計保證的，如附圖1所示，天線支架完全由三根機械臂支撐，天線周邊大范圍空間內無其它異物。所以，該實用新型對天線測試的干擾極低。理論上，該實用新型對天線測試的干擾比傳統方法低90％左右。?

靈活性。由于相位中心機器人的相位中心可調，所以減少了對機器人初始安裝的誤差安求。同時由于機器人可以使被測天線在三維空間內轉動，所以天線的可測姿態角度更豐富，能滿足天線的三維動態測試要求。?

精確性。一旦相位中心確定后，嚴格的結構設計和多關節同步控制算法可以保證關節運動角度的精確性和實時性，使安裝在支架上的天線始終保持相位中心不變，相位中心誤差可以控制在半徑不超過一毫米的圓內。天線極化角和俯仰角位置的誤差在0.1°以內。?

附圖說明

圖1俯仰角為45.0°，機器人垂直軸靜止位置示意圖?

圖2俯仰角為90.0°，機器人垂直軸靜止時位置示意圖?

圖3俯仰角為0.0°，機器人垂直軸靜止時位置示意圖?

圖4俯仰角為45.0°，機器人垂直軸旋轉180.0°后位置示意圖?