比，本發(fā)明能夠在更大的工作角度范圍內(nèi)，提供穩(wěn)定（平衡）被控部件所需的有 效力矩。本發(fā)明不容易達(dá)到失效狀態(tài)（失效狀態(tài)如圖8所示），更加具有實(shí)用性。
[0039] 3、與現(xiàn)有的雙陀螺穩(wěn)定裝置相比，本發(fā)明通過(guò)利用改進(jìn)的傅里葉級(jí)數(shù)確定每組陀 螺儀中各個(gè)單陀螺儀的進(jìn)動(dòng)角速度的比例關(guān)系以及各個(gè)單陀螺儀的自轉(zhuǎn)角速度的比例關(guān) 系，使得本發(fā)明的合成有效進(jìn)動(dòng)力矩在工作角度范圍內(nèi)更加平滑，降低了對(duì)進(jìn)動(dòng)電機(jī)的要 求，使得實(shí)際控制更加容易；
[0040] 4、本發(fā)明的兩組陀螺儀是鏡像對(duì)稱設(shè)置的，且所有的單陀螺儀的結(jié)構(gòu)是相同的， 所以說(shuō)本發(fā)明采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，使得實(shí)際生產(chǎn)、應(yīng)用以及維護(hù)更加方便。
[0041] 5、本發(fā)明可以用于獨(dú)輪機(jī)器人的側(cè)平衡控制（用于獨(dú)輪機(jī)器人系統(tǒng)的姿態(tài)穩(wěn) 定），實(shí)現(xiàn)獨(dú)輪機(jī)器人的平衡，另外，本裝置還可應(yīng)用于小型飛行器以及衛(wèi)星的姿態(tài)調(diào)整，具 有廣闊的應(yīng)用場(chǎng)景。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 圖1是本發(fā)明所述基于傅里葉級(jí)數(shù)展開的陀螺穩(wěn)定裝置的立體結(jié)構(gòu)（坐標(biāo)系設(shè)置 為：?jiǎn)瓮勇輧x的自轉(zhuǎn)軸方向?yàn)閦軸，單陀螺儀進(jìn)動(dòng)方向的旋轉(zhuǎn)軸為y軸，x軸與y軸和z軸 垂直，符合右手定則），圖2是圖1的俯視圖（隱藏了上連接件B和上支撐板2)，圖3是一 組陀螺儀的立體結(jié)構(gòu)圖，圖4是單個(gè)陀螺儀的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是每組陀螺儀包含多個(gè) 陀螺儀的分布示意圖，圖6是一個(gè)單個(gè)陀螺儀進(jìn)動(dòng)效應(yīng)原理示意圖（進(jìn)動(dòng)一定角度0)，圖 7是雙陀螺儀進(jìn)動(dòng)效應(yīng)原理示意圖（也即兩組陀螺儀進(jìn)動(dòng)效應(yīng)原理示意圖），圖8是雙陀螺 穩(wěn)定裝置失效狀態(tài)示意圖，圖9是雙陀螺儀穩(wěn)定裝置有效進(jìn)動(dòng)力矩與進(jìn)動(dòng)角度之間的關(guān)系 曲線圖；圖10是本發(fā)明裝置所產(chǎn)生的有效進(jìn)動(dòng)力矩與進(jìn)動(dòng)角度之間的關(guān)系曲線對(duì)比圖（每 組陀螺儀中包含4個(gè)單陀螺儀時(shí)的情況），圖11中：最上邊圖是方波函數(shù)，中間圖是傅里葉 級(jí)數(shù)展開（4個(gè)函數(shù)疊加），最下邊圖是傅里葉級(jí)數(shù)展開（40個(gè)函數(shù)疊加）；圖12是本裝置 應(yīng)用于獨(dú)輪機(jī)器人系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]
【具體實(shí)施方式】一：結(jié)合圖1-圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于傅里葉 級(jí)數(shù)展開的陀螺穩(wěn)定裝置，其特征在于：所述陀螺穩(wěn)定裝置包括下連接件A、上連接件B和 結(jié)構(gòu)相同的兩組陀螺儀C;兩組陀螺儀C對(duì)稱布置且二者通過(guò)下連接件A、上連接件B連接 在一起；
[0044] 每組陀螺儀C包括下支撐板1、上支撐板2、進(jìn)動(dòng)電機(jī)3和安裝于下支撐板1和上 支撐板2之間的多個(gè)單陀螺儀D;每個(gè)單陀螺儀D沿垂直于下支撐板1、上支撐板2的單陀 螺儀旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，每個(gè)單陀螺儀D的轉(zhuǎn)子18沿垂直于單陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)； 進(jìn)動(dòng)電機(jī)3通過(guò)電機(jī)座4安裝在下支撐板1上；多個(gè)單陀螺儀D的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)軸均平行設(shè)置；
[0045] 在多個(gè)單陀螺儀D中，以其中的一個(gè)單陀螺儀D的單陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸為中軸，進(jìn)動(dòng)電 機(jī)3通過(guò)第一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)所述其中的一個(gè)單陀螺儀D沿單陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；其余的單 陀螺儀D以所述中軸為基準(zhǔn)周向均布設(shè)置，并均與所述其中的一個(gè)單陀螺儀D通過(guò)第二傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，在所述其中的一個(gè)單陀螺儀D的帶動(dòng)下，其余的單陀螺儀D均以各自的單陀螺 儀旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0046] 兩組陀螺儀C中的兩個(gè)進(jìn)動(dòng)電機(jī)3,其轉(zhuǎn)動(dòng)速度時(shí)刻保持大小相等，方向相反。如 此設(shè)置，才可以使得產(chǎn)生的俯仰干擾力矩相互抵消。
[0047] 兩個(gè)下支撐板1通過(guò)下連接件A連接，兩個(gè)上支撐板2通過(guò)上連接件B連接。
[0048] 每個(gè)陀螺儀的自轉(zhuǎn)由各自單獨(dú)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，一組陀螺儀中，位于中間位置的陀螺 儀的進(jìn)動(dòng)由一個(gè)進(jìn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，周圍分布的陀螺儀的進(jìn)動(dòng)由幾組傳動(dòng)比固定的同步帶輪傳 動(dòng)。電機(jī)輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)子軸相連。轉(zhuǎn)子可以繞自身對(duì)稱軸作高速旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，單 個(gè)陀螺儀可以繞豎直方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即進(jìn)動(dòng)。
【具體實(shí)施方式】 [0049] 二：結(jié)合圖1-圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中，每個(gè)單陀螺儀D 包括支撐架12、下支撐軸13、上支撐軸14、通過(guò)螺釘16固裝在支撐架12上的自轉(zhuǎn)電機(jī)15、 聯(lián)軸器17、轉(zhuǎn)子18、轉(zhuǎn)子軸承19和兩個(gè)支撐軸軸承20 ;轉(zhuǎn)子18通過(guò)轉(zhuǎn)子軸承19安裝在支 撐架12上，自轉(zhuǎn)電機(jī)15和轉(zhuǎn)子18位于支撐架12內(nèi)，自轉(zhuǎn)電機(jī)15的輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器17 與轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)軸相連，從而使轉(zhuǎn)子18高速旋轉(zhuǎn)。位于支撐架12下方且與其連接的下支撐 軸13通過(guò)一個(gè)支撐軸軸承20安裝在下支撐板1上，位于支撐架12上方且與其連接的上支 撐軸14通過(guò)另一個(gè)支撐軸軸承20安裝在上支撐板2上；下支撐軸13和上支撐軸14同軸 設(shè)置作為單陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸。其它組成及連接關(guān)系與一相同。
[0050] 本實(shí)施方式所述電機(jī)15通過(guò)螺釘16固定在支撐架12上，電機(jī)15輸出軸通過(guò)聯(lián) 軸器17與轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)軸相連，轉(zhuǎn)子18在電機(jī)15的帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)；轉(zhuǎn)子18的轉(zhuǎn)軸兩端 安裝有一對(duì)軸承19,轉(zhuǎn)子18通過(guò)軸承19固定在支撐架12上，轉(zhuǎn)子18的重量全部由其兩端 的一對(duì)軸承19承擔(dān)，如此設(shè)置，可以保證電機(jī)15只受旋轉(zhuǎn)的扭矩，而不承受來(lái)自轉(zhuǎn)子18的 重力作用，從而提高電機(jī)15的壽命。本實(shí)施方式所述支撐架12通過(guò)下支撐軸13和上支撐 軸14兩端的軸承20固定在下支撐板1和上支撐板2上，從而可以使整個(gè)單陀螺儀D繞豎 直方向（圖中y軸）旋轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生進(jìn)動(dòng)。
【具體實(shí)施方式】 [0051] 三：結(jié)合圖1-圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中，所述第一傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)為一對(duì)錐齒輪5 ;所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括N對(duì)同步帶輪以及N條同步帶，N的取值與周向 均布設(shè)置的單陀螺儀D的數(shù)量相同，每對(duì)同步帶輪的主動(dòng)帶輪均安裝在處于中軸位置的單 陀螺儀D的單陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸上，每對(duì)同步帶輪的從動(dòng)帶輪一一對(duì)應(yīng)安裝在周向均布設(shè)置的 單陀螺儀D的單陀螺儀旋轉(zhuǎn)軸上，每對(duì)同步帶輪通過(guò)一條同步帶實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)連接。其它組成 及連接關(guān)系與一或二相同。
【具體實(shí)施方式】 [0052] 四：結(jié)合圖1-圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中，每組陀螺儀C中 含有四個(gè)單陀螺儀D，四個(gè)單陀螺儀D的分布為：一個(gè)單陀螺儀D處于圓心處，其余三個(gè)單 陀螺儀D沿圓周均勻分布。所述第二傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括三對(duì)同步帶輪6, 7,8以及三條同步帶9， 10,11〇
[0053] 特別說(shuō)明，每組陀螺儀C的單陀螺儀D不僅限于4個(gè)，一組中包含的陀螺儀D的數(shù) 量越多，效果越好。多個(gè)陀螺儀D時(shí)，也可采取此策略；如此設(shè)置，可以使結(jié)構(gòu)緊湊，減少所 占空間。
[0054] 其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二或三相同。
【具體實(shí)施方式】 [0055] 五：結(jié)合圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中，每組陀螺儀C中含有 七個(gè)單陀螺儀D，七個(gè)單陀螺儀D的分布為：一個(gè)單陀螺儀D處于圓心處，其余六個(gè)單陀螺 儀D沿圓周均勻分布。其它組成及連接關(guān)系與一、二或三相同。
【具體實(shí)施方式】 [0056] 六：結(jié)合圖1-圖2說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中，所述上連接件B 為長(zhǎng)方形板，上連接件B通過(guò)螺釘連接兩個(gè)上支撐板2 ;所述下連接件A為方形框架，其上 邊框通過(guò)螺釘連接兩個(gè)下支撐板1，其下邊框具有若干螺紋孔，用于與被控部件（被穩(wěn)定部 件）連接。被控部件例如獨(dú)輪機(jī)器人、小型飛行器、衛(wèi)星、雙輪自平衡車。
[0057] 其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、三、四或五相同。
【具體實(shí)施方式】 [0058] 七：結(jié)合圖1說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中，所述下支撐板1具有 一長(zhǎng)方形凹槽，電機(jī)座4可在該槽內(nèi)左右游動(dòng)，從而可以調(diào)節(jié)錐齒輪5的間隙，如此設(shè)置，有 利于減小錐齒輪5的傳動(dòng)間隙，提高傳動(dòng)精度。
[0059] 其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一、二、