本發(fā)明涉及機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種無(wú)框架球型云臺(tái)裝置。

背景技術(shù)：

在高科技通訊、導(dǎo)航、火箭、衛(wèi)星等技術(shù)領(lǐng)域中，運(yùn)動(dòng)載體(如雷達(dá)、衛(wèi)星跟蹤天線、紅外探測(cè)儀、激光測(cè)距儀、攝像機(jī)等)往往需要進(jìn)行自動(dòng)跟蹤探測(cè)任務(wù)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤，往往需要具有自調(diào)功能、能保持水平穩(wěn)定的云臺(tái)裝置。

專(zhuān)利zl00203193.0公開(kāi)了一種多用途水平穩(wěn)定平臺(tái)，并具體公開(kāi)了一種典型的云臺(tái)結(jié)構(gòu)，可保持當(dāng)?shù)厮矫娴姆€(wěn)定跟蹤。專(zhuān)利申請(qǐng)201510683575.2公開(kāi)了一種可變焦的航拍云臺(tái)裝置，并具體公開(kāi)了一種雙框架云臺(tái)結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)?？梢?jiàn)，現(xiàn)有的云臺(tái)大多采取框架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)位置信息的測(cè)量簡(jiǎn)單、控制方便，但是由于存在框架，導(dǎo)致體積較大、轉(zhuǎn)動(dòng)角度受限。具體來(lái)說(shuō)，框架式云臺(tái)由于有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，需要安裝電機(jī)、滑環(huán)、轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量元件等，導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)占用的空間較大。并且，由于轉(zhuǎn)動(dòng)角度測(cè)量元件、滑環(huán)、電機(jī)等組件的大小直接影響了框架的最小尺寸，導(dǎo)致這種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)小型化困難。另外，由于各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)之間可能存在相互干涉，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)范圍經(jīng)常受限，甚至有可能因空間限制無(wú)法安裝滑環(huán)，從而不能實(shí)現(xiàn)全范圍轉(zhuǎn)動(dòng)。

針對(duì)框架式云臺(tái)存在的上述缺陷，亟需一種占用空間小、轉(zhuǎn)動(dòng)靈活、可實(shí)現(xiàn)大范圍運(yùn)動(dòng)的新型云臺(tái)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種新的無(wú)框架球型云臺(tái)裝置，以克服框架式云臺(tái)存在的占用空間大、轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小、轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活等缺陷。

本發(fā)明提出的無(wú)框架球型云臺(tái)裝置，包括：由上至下設(shè)置的球體、自調(diào)執(zhí)行模塊、儀表臺(tái)；

所述球體頂部設(shè)有安裝座，所述球體側(cè)部設(shè)有m個(gè)護(hù)架；并且，所述m個(gè)護(hù)架的一端抱住球體，所述m個(gè)護(hù)架的另一端與儀表臺(tái)相連；

所述自調(diào)執(zhí)行模塊用于根據(jù)自調(diào)控制指令調(diào)節(jié)儀表臺(tái)相對(duì)球體的位置，以使儀表臺(tái)的慣性空間穩(wěn)定；

所述儀表臺(tái)設(shè)有位姿測(cè)量模塊、控制器；所述位姿測(cè)量模塊用于測(cè)量云臺(tái)的位移信息，并將所述位移信息發(fā)送至控制器；所述控制器用于根據(jù)所述位移信息生成自調(diào)控制指令，并將所述自調(diào)控制指令發(fā)送至自調(diào)執(zhí)行模塊；其中，m為大于等于3的整數(shù)。

優(yōu)選的，所述自調(diào)執(zhí)行模塊包括：n個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、n個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合；

所述n個(gè)驅(qū)動(dòng)輪與球體的側(cè)部可靠接觸，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪通過(guò)驅(qū)動(dòng)與一個(gè)對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合相連；

所述n個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合安裝在儀表臺(tái)上，用于根據(jù)控制器的自調(diào)控制指令帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)；其中，n為大于等于3的整數(shù)。

優(yōu)選的，n＝3，并且，三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在圍繞球體的水平圓周上等間距分布。

優(yōu)選的，m＝3，并且三個(gè)護(hù)架在圍繞球體的水平圓周上等間距分布。

優(yōu)選的，所述位姿測(cè)量模塊包括：三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和gps導(dǎo)航模塊，用于實(shí)現(xiàn)云臺(tái)的慣性空間位姿的測(cè)量。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的無(wú)框架球形云臺(tái)包括：由上至下設(shè)置的球體、自調(diào)執(zhí)行模塊、儀表臺(tái)。球體頂部設(shè)有安裝座，球體側(cè)部設(shè)有m個(gè)護(hù)架。并且，m個(gè)護(hù)架的一端抱住球體，另一端與儀表臺(tái)相連。自調(diào)執(zhí)行模塊用于根據(jù)自調(diào)控制指令調(diào)節(jié)儀表臺(tái)相對(duì)球體的位置，以使儀表臺(tái)的慣性空間穩(wěn)定。儀表臺(tái)設(shè)有位姿測(cè)量模塊、控制器。位姿測(cè)量模塊用于測(cè)量云臺(tái)的位移信息，并將所述位移信息發(fā)送至控制器?？刂破饔糜诟鶕?jù)所述位移信息生成自調(diào)控制指令，并將自調(diào)控制指令發(fā)送至自調(diào)執(zhí)行模塊。通過(guò)以上機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得本發(fā)明的裝置克服了框架式云臺(tái)存在的占用空間大、轉(zhuǎn)動(dòng)范圍小、轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活等缺陷。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖而提供的具體實(shí)施方式部分，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加容易理解，在附圖中：

圖1是示出的無(wú)框架球型云臺(tái)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是示出的自調(diào)執(zhí)行模塊的部分結(jié)構(gòu)示意圖；

1、安裝座；2、球體；3、護(hù)架；4、自調(diào)執(zhí)行模塊；5、儀表臺(tái)；6、位姿測(cè)量模塊；7、控制器；401、驅(qū)動(dòng)輪；402、驅(qū)動(dòng)軸；403、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合；404、鎖緊滑套。

具體實(shí)施方式

下面參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述。對(duì)示例性實(shí)施方式的描述僅僅是出于示范目的，而絕不是對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或用法的限制。

現(xiàn)有的框架式云臺(tái)結(jié)構(gòu)由于存在框架，導(dǎo)致占用體積較大、轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活、且轉(zhuǎn)動(dòng)角度受到很大限制。鑒于此，本發(fā)明的發(fā)明人提出了一種新的無(wú)框架球型云臺(tái)裝置。與現(xiàn)有的框架式云臺(tái)相比，本發(fā)明實(shí)施例提出的由球體、自調(diào)執(zhí)行模塊、儀表臺(tái)等組成的無(wú)框架球型云臺(tái)裝置，減小了云臺(tái)裝置的占用體積、提高了云臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性和轉(zhuǎn)動(dòng)范圍。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的無(wú)框架球型云臺(tái)裝置進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例中的無(wú)框架球型云臺(tái)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。從圖1可見(jiàn)，該云臺(tái)裝置具體包括：由上至下設(shè)置的球體2、自調(diào)執(zhí)行模塊4、儀表臺(tái)5。

球體2的頂部設(shè)有安裝座1，球體2的側(cè)部設(shè)有m個(gè)護(hù)架3。并且，m個(gè)護(hù)架3的一端抱住球體2，m個(gè)護(hù)架3的另一端與儀表臺(tái)5相連。其中，m為大于等于3的整數(shù)。通過(guò)在球體頂部設(shè)置安裝座2，可以將云臺(tái)安裝在無(wú)人機(jī)、雷達(dá)等運(yùn)動(dòng)載體上。通過(guò)在側(cè)部設(shè)置m個(gè)抱住球體的護(hù)架，可以有效防止球體脫落，保持球體的穩(wěn)定。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，令m等于3，且令三個(gè)護(hù)架3在圍繞球體2的水平圓周上等間距分布。也就是說(shuō)，相鄰兩個(gè)護(hù)架之間的圓周角均為120°。通過(guò)以上設(shè)置，能夠進(jìn)一步提高球體的穩(wěn)定性。

自調(diào)執(zhí)行模塊4用于根據(jù)自調(diào)控制指令調(diào)節(jié)儀表臺(tái)5相對(duì)球體2的位置，以使儀表臺(tái)5的慣性空間穩(wěn)定。具體來(lái)說(shuō)，自調(diào)執(zhí)行模塊4包括n個(gè)驅(qū)動(dòng)輪401、n個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合403，n為大于等于3的整數(shù)。所述n個(gè)驅(qū)動(dòng)輪401與球體2的側(cè)部可靠接觸，并且每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪401通過(guò)驅(qū)動(dòng)軸402與一個(gè)對(duì)應(yīng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合403相連。其中，所謂可靠接觸，即驅(qū)動(dòng)輪與球體之間始終保持保持良好接觸、驅(qū)動(dòng)輪在球體上不打滑。在具體實(shí)施時(shí)，為了確保驅(qū)動(dòng)輪與球體可靠接觸，驅(qū)動(dòng)輪可優(yōu)先采用輕合金框架輪轂和橡膠輪胎構(gòu)成。由于輕合金框架輪轂質(zhì)量輕、剛度大，橡膠輪胎可以保持較大的摩擦力，因此可確保驅(qū)動(dòng)輪和球體可靠接觸。進(jìn)一步的，還可將驅(qū)動(dòng)輪的截面設(shè)計(jì)成正圓形結(jié)構(gòu)或者反圓形結(jié)構(gòu)。所述正圓形結(jié)構(gòu)，即普通的圓形輪子，在使用時(shí)通過(guò)增加輪子的預(yù)緊力可提供足夠的摩擦力，進(jìn)而保證驅(qū)動(dòng)輪與球體的可靠接觸。所述反圓形結(jié)構(gòu)，即與球體表面相吻合的弧形結(jié)構(gòu)。通過(guò)將驅(qū)動(dòng)輪設(shè)計(jì)成反圓形結(jié)構(gòu)，能夠增大驅(qū)動(dòng)輪與球體的接觸面積，從而提高兩者之間的摩擦力，進(jìn)而保證驅(qū)動(dòng)輪與球體的可靠接觸。另外，在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，自調(diào)執(zhí)行模塊4還包括鎖緊組件。所述鎖緊組件可以是設(shè)置在驅(qū)動(dòng)軸上的鎖緊滑套404，如圖2所示。在使用時(shí)可通過(guò)控制鎖緊滑套404的左右移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪的鎖緊與解鎖?；蛘撸€可借助電機(jī)的抱緊裝置實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪的鎖緊與解鎖，比如，當(dāng)接到鎖緊指令時(shí)令電機(jī)抱緊裝置抱緊，接到釋放指令則令電機(jī)的抱緊裝置松開(kāi)。

n個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合403安裝在儀表臺(tái)5上，用于根據(jù)控制器7的自調(diào)控制指令帶動(dòng)與之相連的驅(qū)動(dòng)輪401的轉(zhuǎn)動(dòng)。在本發(fā)明實(shí)施例中，在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)下，可通過(guò)摩擦力的作用實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪相對(duì)球體的旋轉(zhuǎn)，從而調(diào)節(jié)儀表臺(tái)與球體的相對(duì)位置關(guān)系。與框架式云臺(tái)相比，這種無(wú)框架的機(jī)械結(jié)構(gòu)提高了轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性，減小了云臺(tái)占用體積。

在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，令n等于3，且令三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪在圍繞球體的水平圓周上等間距分布。也就是說(shuō)，相鄰兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪之間的圓周角均為120°。在具體實(shí)施時(shí)，各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪可在對(duì)應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合的帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。例如，第一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪可能轉(zhuǎn)動(dòng)5°，第二個(gè)驅(qū)動(dòng)輪可能轉(zhuǎn)動(dòng)8°，第三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪可能轉(zhuǎn)動(dòng)10°。通過(guò)設(shè)置三個(gè)等間距分布的驅(qū)動(dòng)輪，有助于提高云臺(tái)的自調(diào)精度，減小控制復(fù)雜度。

儀表臺(tái)5設(shè)有位姿測(cè)量模塊6、控制器7。位姿測(cè)量模塊6用于測(cè)量云臺(tái)的位移信息，并將所述位移信息發(fā)送至控制器。在具體實(shí)施時(shí)，位姿測(cè)量模塊可選用包括三軸加速度計(jì)、三軸陀螺儀和gps導(dǎo)航模塊組成的慣性組合測(cè)量元件。在使用該慣性組合元件進(jìn)行測(cè)量之前，需要對(duì)其自身的測(cè)量坐標(biāo)系與儀表臺(tái)的本體坐標(biāo)系的位置關(guān)系進(jìn)行精確標(biāo)定，即確定一個(gè)位置關(guān)系轉(zhuǎn)移矩陣。然后，可根據(jù)所述位置關(guān)系轉(zhuǎn)移矩陣將測(cè)量結(jié)果直接轉(zhuǎn)換成云臺(tái)的位移信息。

控制器7用于根據(jù)所述位移信息生成自調(diào)控制指令，并將所述自調(diào)控制指令發(fā)送至自調(diào)執(zhí)行模塊。具體來(lái)說(shuō)，控制器根據(jù)位姿測(cè)量模塊采集的云臺(tái)位移信息生成自調(diào)控制指令，并將自調(diào)控制指令發(fā)送至電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合，然后通過(guò)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)儀表臺(tái)相對(duì)球體的姿態(tài)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)儀表臺(tái)的慣性空間穩(wěn)定。

雖然參照示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明并不限于文中詳細(xì)描述和示出的具體實(shí)施方式，在不偏離權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)所述示例性實(shí)施方式做出各種改變。