[發明專利]一種基于柔索傳動的差動結構穩定平臺

有效

• 申請號: 201710404107.6
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107246870B
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 洪華杰;李大泉;張衛國;侯軍占;江獻良;劉華;謝馨;原東陽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01C21/18
• 分類號: G01C21/18
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種基于柔索傳動的差動結構穩定平臺，包括平臺本體、驅動單元和差動機構，所述差動機構包括方位軸系和俯仰軸系以及柔索組件，所述方位軸系、俯仰軸系之間通過柔索組件傳動，所述方位軸系轉動布置于平臺本體上，所述俯仰軸系轉動布置于方位軸系上且與方位軸系軸線正交，所述驅動單元的輸出端和方位軸系傳動相接。本發明能夠突破現有整體式穩定平臺負載自重比難以提高的局限，實現以小電機輸出大力矩，同時保證較高的傳動精度，有效協調平臺精度要求和機構傳動特性的矛盾，解決平臺緊湊性設計和適配性提高的沖突，具有負載能力大、適配性能強、輕量化、高精度、結構緊湊的特點。

技術領域

本發明涉及用于隔離載體擾動、穩定慣性指向的兩自由度穩定平臺，具體涉及一種基于柔索傳動的差動結構穩定平臺，其載荷種類適用但不局限于光電探測器，可用于無人機偵查吊艙、艦載光電跟蹤系統和車載天線系統等各類精密指向機構。

背景技術

穩定平臺是在移動載體條件下，通過多軸運動補償載體擾動，從而保持負載指向慣性穩定，并進一步實現跟蹤目標等其他功能的精密指向機構。目前國內外的兩軸兩框架整體式穩定平臺為保證高的穩定精度，往往以力矩電機直接驅動，采用封閉式機械結構設計，具有剛性好、體積小、精度高、結構緊湊的特點。

而面向負載大慣量、需要大力矩的應用場合，力矩電機的大重量、大體積嚴重制約著系統的小型化、輕量化，傳統封閉式的結構同樣給負載安裝維護造成困難，限制了平臺適配性的提高。如果驅動元件采用伺服電機，則必然要引入中間傳動環節，由于齒輪傳動等傳統傳動方式存在固有的摩擦、空回等非線性因素，又制約了系統伺服性能的提高，難以滿足穩定平臺的高精度要求。精密鋼絲繩傳動通過鋼絲繩與繩輪之間的靜摩擦實現力矩傳遞，是一種輕質、高效、簡潔的傳動方式，具有低空回、高剛度、高效率以及無需潤滑等突出優點，在動力傳動領域尤其是在精密指向機構中具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明要解決的技術問題：針對現有兩軸兩框架整體式穩定平臺負載自重比過大造成的負載能力和輕量化要求的沖突，以及負載布局方式造成的適配性差的不足，在平臺的設計中引入柔性繩傳動方式，利用差動構型創新結構設計，提供一種能夠有效提高平臺負載自重比，同時協調平臺精度要求和機構傳動特性的矛盾，解決平臺緊湊性設計和適配性提高的沖突，負載能力大、適配性能強、輕量化、高精度、結構緊湊的基于柔索傳動的差動結構穩定平臺。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種基于柔索傳動的差動結構穩定平臺，包括平臺本體、驅動單元和差動機構，所述差動機構包括方位軸系和俯仰軸系以及柔索組件，所述方位軸系、俯仰軸系之間通過柔索組件傳動，所述方位軸系轉動布置于平臺本體上，所述俯仰軸系轉動布置于方位軸系上且與方位軸系軸線正交，所述驅動單元的輸出端和方位軸系傳動相接。

優選地，所述方位軸系包括回轉軸、回轉框和回轉組合輪，所述回轉軸和平臺本體固連，所述回轉框分別通過上、下兩個回轉框軸承安裝在回轉軸上，所述驅動單元包括反向安裝在回轉軸上且布置于回轉框內的兩組驅動電機模塊，所述回轉框內分別同軸布置有上、下兩個回轉組合輪，所述回轉組合輪由同軸布置的回轉組合大輪和回轉組合小輪組成，且所述回轉組合大輪和回轉組合小輪通過回轉組合輪軸承安裝在回轉軸上，所述兩組驅動電機模塊各與一個回轉組合輪的回轉組合小輪通過第一傳動柔索驅動連接，所述回轉組合大輪的外壁上均設有輪槽，所述柔索組件布置于兩個回轉組合輪的回轉組合大輪和俯仰軸系之間。

優選地，所述回轉框軸承為四點接觸球軸承。

優選地，所述回轉軸上裝配有電機機架，所述驅動電機模塊包括伺服電機、諧波減速器和柔索輪，兩組驅動電機模塊的伺服電機分別反向安裝在電機機架上，且所述伺服電機的輸出端通過諧波減速器和柔索輪相連，所述柔索輪和回轉組合小輪的外壁上均設有輪槽，且所述第一傳動柔索繞設于柔索輪和回轉組合小輪之間。

優選地，所述第一傳動柔索呈8字形回繞經過柔索輪和回轉組合小輪。