CN109202868B - 三移动单元组合式六自由度移动平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三移动单元组合式六自由度移动平台，包括承载平台、三组传动组件、三台移动单元、控制器和至少一个驱动组件，每组传动组件包括支撑组件和缓冲组件。每台移动单元通过一组传动组件与承载平台可活动地连接，缓冲组件设于移动单元，支撑组件的一端与缓冲组件通过球铰连接，支撑组件的另一端与承载平台可枢转地连接。驱动组件与至少一个支撑组件连接，以驱动支撑组件转动。控制器设于承载平台，控制器与驱动组件通讯连接。根据本发明的三移动单元组合式六自由度移动平台，不仅具有良好的承载性能、运动性、灵活性及减震性能。驱动组件配合支撑组件还可以为移动单元提供主动力，实现“二拖一”功能。

Description

三移动单元组合式六自由度移动平台

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种三移动单元组合式六自由度移动平台。

背景技术

机器人技术自诞生以来，一直对人类生活产生着重要影响。各式各样的机器人在各自的领域发挥着不可替代的作用。其中，移动机器人，作为机器人领域的一个重要分支，近年来受到越来越多的关注。

移动机器人是一个集成了多种功能的综合系统，它的任务就是在各种环境下通过不同方式达到目标点。相关技术中，移动机器人的自由度数少(一般是沿着工作面的两个移动自由度和一个转动自由度)，运动上还不够灵活，功能上也不够丰富。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种运动性能强的三移动单元组合式六自由度移动平台。

根据本发明实施例的三移动单元组合式六自由度移动平台，包括：承载平台；三组传动组件，每组所述传动组件包括支撑组件和缓冲组件；三台移动单元，每台所述移动单元通过一组所述传动组件与所述承载平台可活动地连接，所述缓冲组件设于所述移动单元，所述支撑组件的一端与所述缓冲组件通过球铰连接，所述支撑组件的另一端与所述承载平台可枢转地连接；至少一个驱动组件，所述驱动组件与至少一个所述支撑组件连接，以驱动所述支撑组件转动；控制器，所述控制器设于所述承载平台，所述控制器与所述驱动组件通讯连接。

根据本发明实施例的三移动单元组合式六自由度移动平台，通过设置三台移动单元及三个球铰，三台移动单元具备良好的协同能力，可以实现移动平台的六自由度运动，从而可以提高移动平台的运动性能及运动灵活性。另外，传动组件中的缓冲组件还可以避免球铰与移动单元的刚性相连，缓冲组件可以缓冲移动单元在运动过程中的晃动，避免移动单元的晃动刚性传递至承载平台，进而保证承载平台的运动稳定性。驱动组件配合支撑组件还可以为移动单元提供主动力，实现“二拖一”功能。

根据本发明的一些实施例，所述缓冲组件包括：第一安装板，所述第一安装板与所述移动单元连接；第二安装板，所述第二安装板与所述第一安装板相对，且所述第二安装板与所述第一安装板间隔开，所述第二安装板相对于所述第一安装板可动，所述球铰设于所述第二安装板；第一导向件，所述第一导向件设于所述第一安装板，且所述第一导向件的执行端与所述第二安装板连接，以导引所述第二安装板沿着第一方向移动；第一传感器组件，所述第一传感器组件与所述控制器通讯连接，所述第一传感器组件设于所述第一安装板，所述第一传感器组件适于检测所述第二安装板的位置状态；第一缓冲件，所述第一缓冲件位于所述第一安装板与所述第二安装板之间，且所述第一缓冲件与所述第一安装板、所述第二安装板均连接。

在本发明的一些实施例中，所述第一缓冲件包括：调节杆，所述调节杆与所述第一安装板可移动地连接，所述调节杆的延伸方向与所述第一方向垂直；调节组件，所述调节组件设于所述第一安装板，所述调节组件与所述调节杆连接以带动所述调节杆移动；固定杆，所述固定杆与所述调节杆间隔开，所述固定杆与所述第二安装板连接，且所述固定杆相对于所述第二安装板静止，所述固定杆相对于所述第一安装板可动；阻尼器，所述阻尼器与所述调节杆、所述固定杆均连接；第一弹性件，所述第一弹性件的一端与所述调节杆连接，所述第一弹性件的另一端与所述固定杆连接。

在本发明的一些示例中，所述调节组件包括：台肩，所述台肩与所述第一安装板连接，且所述台肩相对于所述第一安装板静止；螺栓支脚，所述螺栓支脚与所述第一安装板连接，所述螺栓支脚与所述台肩间隔开，所述螺栓支脚具有贯通孔；调节螺栓，所述调节螺栓的一端穿设于所述贯通孔，所述调节螺栓的另一端与所述台肩相抵，所述调节螺栓与所述调节杆螺纹配合以调节所述调节杆与所述固定杆之间的间距。

在本发明的一些实施例中，所述第一导向件包括：导轨，所述导轨与所述第一安装板连接，所述导轨沿所述第一方向延伸；滑块，所述滑块与所述导轨相适配，且所述滑块相对于所述导轨可移动，所述滑块与所述第二安装板连接以导引所述第二安装板运动。

在本发明的一些实施例中，所述缓冲组件还包括：第三安装板，所述第三安装板位于所述第一安装板与所述移动单元之间，所述第三安装板与所述移动单元连接，所述第三安装板与所述第一安装板相对，且所述第三安装板与所述第一安装板间隔开，所述第一安装板相对于所述第三安装板可动；第二导向件，所述第二导向件设于所述第三安装板，且所述第二导向件的执行端与所述第一安装板连接以导引所述第一安装板沿着第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向垂直；第二传感器组件，所述第二传感器组件与所述控制器通讯连接，所述第二传感器组件设于所述第二安装板，所述第二传感器组件适于检测所述第一安装板的位置状态；第二缓冲件，所述第二缓冲件位于所述第一安装板与所述第三安装板之间，且所述第二缓冲件与所述第一安装板、所述第三安装板均连接。

在本发明的一些示例中，所述第二导向件的构造与所述第一导向件的构造相同；所述第二缓冲件的构造与所述第一缓冲件的构造相同。

根据本发明的一些实施例，所述支撑组件包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端与所述第二支撑杆的一端固定连接，所述第一支撑杆的另一端与所述承载平台可转动地连接，所述第二支撑杆的另一端与所述承载平台可活动地连接，所述第一支撑杆的另一端与所述第二支撑杆的另一端间隔开。

根据本发明的一些实施例，所述驱动组件包括：滑轮组件，所述滑轮组件设于所述支撑组件的一端；卷线盘，所述卷线盘设于所述承载平台，且所述卷线盘相对于所述承载平台可转动；收线盘，所述收线盘设于所述承载平台且与所述卷线盘间隔开，且所述收线盘相对于所述承载平台可转动；绳索，所述绳索的一端缠绕于所述卷线盘，所述绳索的另一端穿过滑轮组件后缠绕于所述收线盘；电机，所述电机与所述卷线盘连接，以驱动所述卷线盘转动，所述电机与所述控制器通讯连接；减速器，所述减速器的一端与所述电机的输出端连接，所述减速器的另一端与所述卷线盘连接；第二弹性件，所述第二弹性件与所述收线盘连接，以为所述绳索提供预紧力。

在本发明的一些实施例中，所述滑轮组件包括：底座，所述底座与所述支撑组件连接；鱼眼接头，所述鱼眼接头的一端与所述底座可枢转地连接；滑轮支架，所述滑轮支架与所述鱼眼接头的另一端连接；动滑轮，所述动滑轮与所述滑轮支架可枢转地连接，所述绳索绕过所述动滑轮。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的移动平台的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的移动平台的缓冲组件的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的移动平台的缓冲组件的局部结构示意图；

图4是根据本发明实施例的移动平台的局部结构示意图；

图5是根据本发明实施例的移动平台的局部结构示意图；

图6是根据本发明实施例的移动平台的驱动组件的局部结构示意图；

图7是根据本发明实施例的移动平台的驱动组件的局部结构示意图；

图8是根据本发明实施例的移动平台的滑轮组件的结构示意图。

附图标记：

移动平台1，

传动组件10，

支撑组件20，第一支撑杆210，第二支撑杆220，第三支撑杆230，

缓冲组件30，

第一安装板310，第二安装板320，第三安装板330，第一导向件340，导轨341，滑块342，第一传感器组件350，第一缓冲件360，调节杆361，调节组件362，台肩3621，螺栓支脚3622，调节螺栓3623，固定杆363，阻尼器364，第一弹性件365，高度调节垫块366，限位块367，

球铰40，

移动单元50，

驱动组件60，滑轮组件600，底座601，鱼眼接头602，滑轮支架603，动滑轮604，销轴605，鱼眼型转轴606，卷线盘610，枢转轴611，收线盘620，开口转轴621，绳索630，电机640，减速器650，第二弹性件660，U形底座670，第一轴承组件680，端盖690，L形底座700，第二轴承组件710，立板720，弹簧挡盖730，加强杆740，轴端挡圈750，角位移传感器760，

承载平台70，

第三传感器组件80，车载控制器90，

第一方向a，第二方向b。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，根据本发明实施例的三移动单元组合式六自由度移动平台1，包括承载平台70、三组传动组件10、三台移动单元50、驱动组件60和控制器(图中未标示)。

具体而言，如图1所示，三组传动组件10与三台移动单元50一一对应，每台移动单元50通过一组传动组件10与承载平台70可活动地连接。每组传动组件10包括支撑组件20和缓冲组件30。以其中一组传动组件10及其对应的移动单元50为例对传动组件10与移动单元50的连接关系进行描述，缓冲组件30设于移动单元50，支撑组件20的一端与缓冲组件30通过球铰40连接，支撑组件20的另一端与承载平台70可枢转地连接。承载平台70可以用于安装设备(如机械手或探测设备(摄像头、雷达等侦查设备)、土壤采样设备等)或是盛放负载货物，以实现货物的搬运或是设备的位置调整。移动平台1可以带动传动组件10运动，传动组件10进一步带动承载平台70运动，以实现承载平台70位置与姿态的调整。控制器设于承载平台70，控制器与驱动组件60通讯连接，控制器可以控制驱动组件60的输出功率。

驱动组件60至少有一个，驱动组件60与至少一个支撑组件20连接，以驱动所述支撑组件20转动。可以理解的是，驱动组件60可以为一个、两个或三个、多个。一个驱动组件60可以与三个支撑组件20中至少一个连接。两个驱动组件60可以与三个支撑组件20中的任意两个支撑组件20一一对应，每个驱动组件60可以与其对应的支撑组件20连接以驱动其运动。例如，驱动组件60有三个，三个驱动组件60与三组传动组件10一一对应，每组驱动组件60均与其对应的支撑组件20连接，以驱动支撑组件20转动。驱动组件60可以驱动支撑组件20相对于移动单元50转动，从而可以进一步地调整承载平台70位置与姿态。

需要解释说明的是，通过三台移动单元50的配合运动对于承载平台70位置与姿态的调整是大范围的调整，通过驱动组件60对支撑组件20的驱动可以实现承载平台70的位置与姿态的局部高精度调整，通过这两种调整方式的配合可以提高承载平台70的运动精度。当三台移动单元50均静止不动时，驱动组件60可以驱动球铰40局部运动。另外，驱动组件60使得移动平台1的三台移动单元50具备“二拖一”功能。例如，当有一台移动单元50陷入沼泽，另外两台移动单元50可通过驱动组件60对被困履带单元施加拉力，使其脱困。

由相关的并联机构运动学原理可知，承载平台70的位置和姿态由三个球铰40的位置(即球铰40中心点的位置)唯一确定。三台移动单元50可以带动球铰40移动，驱动组件60可以驱动支撑组件20转动以带动球铰40转动，最终实现球铰40中心点的位置的调整，从而可以实现移动平台1的六自由度运动。

根据本发明实施例的三移动单元组合式六自由度移动平台1，通过设置三台移动单元50及三个球铰40，且三台移动单元50具备良好的协同能力，可以实现移动平台1的六自由度运动，从而可以提高移动平台1的运动性能及运动灵活性。另外，传动组件10中的缓冲组件30还可以避免球铰40与移动单元50的刚性相连，缓冲组件30可以缓冲移动单元50在运动过程中的晃动，避免移动单元50的晃动刚性传递至承载平台70，从而保证承载平台70的运动稳定性，进而可以使得移动平台1运动更柔和、具备良好的减震性能。驱动组件60配合支撑组件20还可以为移动单元50提供主动力，实现“二拖一”功能。

如图1所示，根据本发明的一些实施例，每台移动单元50均设有一台车载控制器90，每台车载控制器90可以控制其对应的移动单元50运动，三台车载控制器90之间可以通过天线进行信息交互。

如图2及图3所示，根据本发明的一些实施例，缓冲组件30包括第一安装板310、第二安装板320、第一导向件340、第一传感器组件350和第一缓冲件360。第一安装板310与移动单元50连接。需要说明的是，这里的“连接”为广义上的连接，第一安装板310可以与移动单元50直接连接，第一安装板310也可以与移动单元50间接连接。第二安装板320与第一安装板310相对，且第二安装板320与第一安装板310间隔开，第二安装板320相对于第一安装板310可动，球铰40设于第二安装板320。

如图2及图3所示，第一缓冲件360位于第一安装板310与第二安装板320之间。第一导向件340设于第一安装板310，且第一导向件340的执行端与第二安装板320连接，以导引第二安装板320沿着第一方向移动。第一传感器组件350设于第一安装板310，第一传感器组件350与控制器通讯连接，第一传感器组件350适于检测第二安装板320的位置状态以传递给控制器。第一缓冲件360与第一安装板310、第二安装板320均连接，第一缓冲件360缓冲第一安装板310与第二安装板320之间的相对运动。

由此，第一传感器组件350可以检测第二安装板320的位置姿态以传递给控制器，使得控制器可以实时监测球铰40相对于移动单元50的位置，进而可以提高承载平台70的运动控制精度。通过设置第一缓冲件360可以缓冲第一安装板310与第二安装板320之间的相对移动，避免了球铰40与移动单元50之间的刚性连接，可以缓冲移动单元50在运动过程中的晃动，避免移动单元的晃动刚性传递至承载平台70，进而保持承载平台70的稳定。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，第一缓冲件360包括调节杆361、调节组件362、固定杆363、阻尼器364和第一弹性件365。调节杆361与第一安装板310可移动地连接，调节杆361的延伸方向与第一方向垂直。调节组件362设于第一安装板310，调节组件362与调节杆361连接以带动调节杆361移动。固定杆363与调节杆361间隔开，固定杆363与第二安装板320连接，且固定杆363相对于第二安装板320静止，固定杆363相对于第一安装板310可动。阻尼器364与调节杆361及固定杆363均连接。第一弹性件365的一端与调节杆361连接，第一弹性件365的另一端与固定杆363连接。

由此，可以利用阻尼器364及第一弹性件365缓冲调节杆361与固定杆363之间的相对运动，第一缓冲件360的结构设置简单且减震效果佳。第一弹性件365的阻尼系数则可通过调节阻尼器364的阻尼来实现。如果将阻尼器364锁死，则缓冲组件30转变为刚性连接，可以提高整个移动平台1的刚度。

例如，如图3所示，调节杆361、固定杆363、阻尼器364、第一弹性件365及调节组件362均位于第一安装板310与第二安装板320之间。调节杆361与第一安装板310连接，固定杆363与第二安装板320连接，调节杆361延伸方向及固定杆363的延伸方向一致且均与第一方向垂直，调节杆361与固定杆363在第一方向上间隔开。阻尼器364与调节杆361及固定杆363均连接。第一弹性件365可以为弹簧，弹簧位于调节杆361与固定杆363之间，弹簧的两端分别与调节杆361、固定杆363连接。当第二安装板320相对于第一安装板310沿着第一方向位移时，第二安装板320可以带动固定杆363相对于调节杆361移动，阻尼器364及弹簧可以缓冲调节杆361与固定杆363之间的运动。

如图3所示，调节组件362与第一安装板310连接，调节杆361与调节组件362连接。调节组件362可以带动调节杆361沿着第一方向移动以调整调节杆361相对于第一安装板310的位置，从而可以调节调节杆361与固定杆363之间的初始距离，进而可以调整第一弹性件365的预紧力或是安装不同长度的第一弹性件365，以实现对第一缓冲件360的刚度的调整。需要说明的是，这里所提到的“调节杆361与固定杆363之间的初始距离”可以理解为第二安装板320与第一安装板310之间没有相对运动的情况下，即第一安装板310与第二安装板320正对时，固定杆363与调节杆361之间的间距。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，调节杆361可以为多个，多个调节杆361均与固定杆363间隔开。例如，调节杆361可以为两个，两个调节杆361平行且间隔排布，固定杆363位于两个调节杆361之间。第一弹性件365可以为多个，多个第一弹性件多个第一弹性件365中的一部分第一弹性件365位于其中一个调节杆361与固定杆363之间，多个第一弹性件365中的另一部分第一弹性件365位于另一个调节杆361与固定杆363之间。由此，可以通过多个第一弹性件365缓冲第一安装板310的运动，从而可以提高缓冲效果。需要说明的是，在实际使用过程中，可以通过改变第一弹性件365的数量或第一弹性件365的参数来调节第一缓冲件360的刚度。

如图3所示，在本发明的一些示例中，调节组件362可以为多组，多组调节组件362间隔排布。多组调节组件362均可以用于支撑调节杆361并调整调节杆361的位置。由此，可以提高调节杆361的安装稳定性，也可以利用多组调节组件362将调节杆361的不同位置定位于第一安装板310，以避免调节杆361在第一弹性件365的拉力作用下变形。

如图3所示，在本发明的一些示例中，固定杆363可以设有高度调节垫块366，高度调节垫块366的一端与固定杆363连接，高度调节垫块366的另一端与第二安装板320连接。由此，可以利用高度调节垫块366垫高第二安装板320，避免第一导向件340、第一传感器组件350、第一缓冲件360与第二安装板320接触，对第二安装板320的运动形成干扰的情况。进一步地，高度调节垫块366可以为多个，多个高度调节垫块366可以沿着固定杆363的延伸方向间隔排布。由此，可以提高固定杆363与第二安装板320之间的连接稳定性。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，调节组件362可以包括台肩3621、螺栓支脚3622、调节螺栓3623。台肩3621与第一安装板310连接，且台肩3621相对于第一安装板310静止。螺栓支脚3622与第一安装板310连接，螺栓支脚3622与台肩3621间隔开，螺栓支脚3622具有贯通孔，调节螺栓3623的一端穿设于贯通孔，调节螺栓3623的另一端与台肩3621相抵，调节螺栓3623与调节杆361螺纹配合以调节调节杆361与固定杆363之间的间距。例如，调节杆361具有贯穿调节杆361侧壁的螺纹孔，调节螺栓3623穿设于螺纹孔且与螺纹孔螺纹配合。由此，调节螺栓3623与调节杆361可以构造形成类似于丝杠的结构，可以通过转动调节螺栓3623实现调节杆361位置的调整，调节组件362的结构简单且操作方便，从而可以降低移动平台1的生产成本、提高移动平台1的操作性能。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，第一导向件340可以包括导轨341和滑块342，导轨341与第一安装板310连接，导轨341沿第一方向延伸，滑块342与第二安装板320连接。需要说明的是，这里的“连接”为广义上的连接，既可以是滑块342与第二安装板320直接连接，也可以指滑块342与第二安装板320间接连接，例如，滑块342可以通过固定杆363实现与第二安装板320的连接。滑块342与导轨341相适配，且滑块342相对于导轨341可移动，以导引第二安装板320运动。由此，可以通过导轨341和滑块342的配合关系使得第二安装板320沿着第一方向移动。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，第一导向件340可以为两个，两个第一导向件340平行且间隔排布。例如，固定杆363的一端可以与其中一个第一导向件340的滑块342连接，固定杆363的另一端可以与另一个第一导向件340的滑块342连接，第二安装板320可以与固定杆363连接。由此，可以利用两个第一导向件340带动固定杆363运动，从而可以提高固定杆363两端移动的同步性，进而可以提高第一导向件360的工作功率，也可以提高第二安装板320的运动精度。

如图3所示，在本发明的一些实施例中，第一安装板310朝向第二安装板320的一侧设有限位块367，限位块367可以限定固定杆363的移动。进一步地，限位块367为多个，多个限位块367中的一部分限位块367位于固定杆363的一侧，多个限位块367中的另一部分限位块367位于固定杆363的另一侧。例如，第一安装板310可以设有四个限位块367，其中，两个限位块367位于固定杆363的一侧且沿固定杆363的延伸方向间隔排布，另外两个限位块367位于固定杆363的另一侧且沿固定杆363的延伸方向间隔排布，固定杆363可以在这两组限位块367之间运动。限位块367用于限制固定杆363的位移，防止其超出阻尼器364的行程，或者超出第一弹性件365的最大拉伸长度，从而可以对缓冲组件30形成保护作用。

如图2及图3所示，在本发明的一些实施例中，缓冲组件30还包括第三安装板330、第二导向件、第二传感器组件和第二缓冲件。第三安装板330位于第一安装板310与移动单元50之间，第三安装板330与移动单元50连接，第三安装板330与第一安装板310相对，且第三安装板330与第一安装板310间隔开，第一安装板310相对于第三安装板330可动。例如，第三安装板330可以平铺在移动单元50的上端面且与移动单元50固定连接，第一安装板310可以位于第三安装板330的上方，第三安装板330与第一安装板310正对且间隔开，第二安装板320位于第一安装板310远离第三安装板330的一侧。

第二缓冲件位于第一安装板310与第三安装板330之间。第二导向件设于第三安装板330，且第二导向件的执行端与第一安装板310连接以导引第一安装板310沿着第二方向移动，第二方向与第一方向垂直。第二传感器组件设于第二安装板320，第二传感器组件与控制器通讯连接，第二传感器组件适于检测第一安装板310的位置状态以传递给控制器。第二缓冲件与第一安装板310、第三安装板330均连接，第二缓冲件可以缓冲第一安装板310与第三安装板330之间的相对运动。

由此，第二传感器组件可以检测第一安装板310的位置姿态以传递给控制器，使得控制器可以实时监测球铰第一安装板310相对于移动单元50的位置，进而可以提高承载平台70的运动控制精度。通过设置第二缓冲件可以缓冲第一安装板310与第三安装板330之间的相对移动，避免了球铰40与移动单元50在第二方向上的刚性连接，可以缓冲移动单元50在第二方向上的晃动，避免移动单元的晃动刚性传递至承载平台70，进而保持承载平台70的稳定。

在本发明的一些示例中，第一传感器、第二传感器均为直线位移传感器。由此，可以通过两个直线位移传感器检测第二安装板320的位移，从而可以检测球铰40的位置，使得移动单元50可以准确感知球铰40的位置，进而提高承载平台70的运动控制精度。

在本发明的一些实施例中，第二导向件的构造与第一导向件340的构造相同，第二缓冲件的构造与第一缓冲件的构造相同。由此，可以简化缓冲组件30的结构设置，提高缓冲组件30的生产效率。

如图1、图4及图5所示，根据本发明的一些实施例，支撑组件20可以包括第一支撑杆210和第二支撑杆220，第一支撑杆210的一端与第二支撑杆220的一端固定连接，第一支撑杆210的另一端与承载平台70可转动地连接，第二支撑杆220的另一端与承载平台70可活动地连接，第一支撑杆210的另一端与第二支撑杆220的另一端间隔开。由此，通过设置第一支撑杆210与第二支撑杆220用于支撑并带动承载平台70运动，可以提高移动平台1的结构稳定性，提高承载平台70的运动平稳性。

如图1、图4及图5所示，在本发明的一些实施例中，支撑组件20还可以包括第三支撑杆230，第三支撑杆230设于承载平台70，第三支撑杆230的一端与第一支撑杆210的另一端可枢转地连接，第三支撑杆230的另一端与第二支撑杆220的另一端可枢转地连接。可以理解的是，第一支撑杆210、第二支撑杆220与第三支撑杆230可以构造形成三角支架。由此，可以提高支撑组件20的结构稳定性，从而可以提高支撑组件20的承载性能，还可以通过设置第三支撑杆230实现第一支撑杆210与第二支撑杆220的同轴转动。进一步地，第三支撑杆230设有角位移传感器760，角位移传感器760与控制器通讯连接，角位移传感器760用于检测支撑组件20的转动角度并反馈给控制器，控制器可以根据角位移传感器760检测到的支撑组件20的位姿控制支撑组件20的运动。

如图4及图5所示，根据本发明的一些实施例，驱动组件60包括滑轮组件600、卷线盘610、收线盘620、绳索630、电机640、减速器650和第二弹性件660。滑轮组件600设于支撑组件20的一端。卷线盘610设于承载平台70，且卷线盘610相对于承载平台70可转动。收线盘620设于承载平台70且与卷线盘610间隔开，收线盘620相对于承载平台70可转动。绳索630的一端缠绕于卷线盘610，绳索630的另一端穿过滑轮组件600后缠绕于收线盘620。电机640与卷线盘610连接，以驱动卷线盘610转动。电机640与控制器通讯连接。减速器650的一端与电机640的输出端连接，减速器650的另一端与卷线盘610连接。第二弹性件660与收线盘620连接，以为绳索630提供预紧力。

由此，控制器可以通过控制电机640的输出功率调节卷线盘610的卷线速率及放线速率，当卷线盘610卷线时，通过卷线盘610、收线盘620及滑轮组件600的配合作用可以驱动支撑组件20运动；当卷线盘610放线时，支撑组件20及承载平台70在重力负载或是移动单元50的作用力下带动支撑组件20运动，从而可以实现承载平台70位置与姿态的调整。整个驱动组件60的结构设置简单且质量轻，从而可以减小移动平台1的质量，降低移动平台1的生产成本。

在本发明的一些示例中，第二弹性件660可以为涡卷弹簧。

在本发明的一些实施例中，绳索630可以为碳纤维件、钢丝、尼龙、或凯夫拉纤维绳。碳纤维件具有良好的结构强度且材质轻。利用碳纤维制造绳索630，可以在保证绳索630的结构强度的情况下，减轻驱动组件60的重量，从而可以提到驱动组件60的驱动效率。

如图6所示，在本发明的一些实施例中，驱动组件60还包括U形底座670和第一轴承组件680，第一轴承组件680包括第一轴承和第二轴承。U形底座670包括第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔相对，卷线盘610位于第一安装孔与第二安装孔之间，减速器650的另一端穿过第一安装孔与卷线盘610的枢转轴611连接。第一轴承位于第二安装孔内且与U形底座670固定连接，第二轴承内套于第一轴承且相对于第一轴承可转动，卷线盘610的枢转轴611与第二轴承连接。U形底座670与承载平台70连接。由此，U形底座670的设置可以便于卷线盘610的安装，也可以提高驱动组件60的安装稳定性，第一轴承组件680的设置可以减小卷线盘610的磨损。进一步地，驱动组件60还包括端盖690，端盖690与第二安装孔连接，端盖690适于遮挡第一轴承组件680。由此，可以提高第一轴承组件680的安装稳定性及密封性。

如图7所示，在本发明的一些实施例中，驱动组件60还包括L形底座700、第二轴承组件710、开口转轴和立板。收线盘620通过L形底座700设于承载平台70。收线盘620相对于承载平台70可转动。立板与L形底座700连接，立板与L形底座700通过螺栓连接，开口转轴的两端有轴肩，分别卡在L形底座700与立板的内侧面，限制开口转轴沿轴线方形的移动。第二轴承组件710外套于开口转轴，收线盘620外套于第二轴承组件710。第二弹性件660内套于收线盘620且外套于开口转轴，第二弹性件660的一端插入收线盘620的开口转轴621的开口槽中，另一端固定于收线盘620上。通过控制绳索630安装时第二弹性件660的预先扭转角度，可以调节绳索630的预紧力，防止绳索630松动，避免绳索630从滑轮组件600中脱出。弹簧挡盖730套设于开口转轴621且与收线盘620连接，用于防尘和保护第二弹性件660。开口转轴621的两端为方形凸台，分别插入L形底座700与立板720的方槽中，可以限制枢转轴611的转动。

如图8所示，在本发明的一些实施例中，滑轮组件600包括底座601、鱼眼接头602、滑轮支架603和动滑轮604。底座601与支撑组件20连接。鱼眼接头602的一端与底座601可枢转地连接。鱼眼接头602的另一端与滑轮支架603连接。动滑轮604与滑轮支架603可枢转地连接，绳索630绕过动滑轮604。由此，卷线盘610可以通过绳索630与收线盘620的配合作用以驱动动滑轮604运动，动滑轮604可以进一步带动支撑组件20运动，从而可以带动承载平台70运动。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，移动单元50可以为履带式移动单元。履带式移动单元具有良好的承载能力、驱动能力及越障能力，且能够适应多种路况，如凹凸不平的地面。由此，可以提高移动平台1的运动性能及承载性能。当三个支撑组件20均朝向承载平台70的外侧布置时，第一支撑杆210及第二支撑杆220会给履带式移动单元斜向外侧的力，而履带式移动单元并不擅长承受侧向负载，通过设置驱动组件60，可以对第一支撑杆210及第二支撑杆220向内施加拉力，用于第一支撑杆210及第二支撑杆220对履带式移动单元的侧向力，从而可以提高移动平台1的运动平稳性及安全性能。

如图1所示，在本发明的一些实施例中，移动平台1还可以包括第三传感器组件80，第三传感器组件80设于承载平台70，第三传感器组件80与控制器通讯连接。例如，第三传感器组件80可以为陀螺仪。由此，第三传感器组件80可以检测承载平台70的位置与姿态并反馈给控制器，以实现承载平台70姿态的闭环控制。

下面参考图1-图8详细描述根据本发明实施例的三移动单元组合式六自由度移动平台1。值得理解的是，下述描述仅是示例性说明，而不是对本发明的具体限制。

如图1所示，移动单元50可以为履带式移动单元或者履带机器人，移动单元50上留有机械安装接口，用于缓冲组件30的安装。安置于移动单元50上的运动控制盒产生运动控制信号，控制移动单元50运动。需要说明的是，这里的运动控制盒也可以为控制器。

如图2，图3所示，缓冲组件30包括第一安装板310、第二安装板320和第三安装板330。第二安装板320、第一安装板310和第三安装板330从上至下依次层叠排布。第一安装板310与移动单元50连接，第二安装板320设有球铰40。第一导向件340、第一缓冲件360位于第一安装板310和第二安装板320之间。第二导向件、第二缓冲件位于第一安装板310和第三安装板330之间。第一导向件340与第二导向件的构造相同且第一导向件340的延伸方向与第二导向件的延伸方向垂直。第一缓冲件360与第二缓冲件的构造相同且第一缓冲件360的延伸方向与第二缓冲件的延伸方向垂直。第一导向件340包括导轨341和滑块342。第一缓冲件360包括调节杆361、台肩3621、螺栓支脚3622、调节螺栓3623、固定杆363、阻尼器364、弹簧，高度调节垫块366，限位块367。

如图3所示，以第一安装板310和第二安装板320之间的结构为例，调节螺栓3623穿过螺栓支脚3622的贯通孔与调节杆361螺纹连接，调节螺栓3623的端部顶在台肩3621的止口底面上。调节螺栓3623可以在螺栓支脚3622的通孔中转动，台肩3621与第一安装板310固定。固定杆363与第二安装板320固定。弹簧的两端分别连接调节杆361与固定杆363.通过拧动调节螺栓3623可以调节调节杆361的位置，进而调节弹簧的预紧力。由于调节杆361的位置可调，使得缓冲组件30可以安装不同长度的弹簧，因此缓冲组件30的刚度参数可以很方便的更改。

如图3所示，固定杆363通过高度调节垫块366使得固定杆363与第二安装板320保持合适的距离，第二安装板320固定在导轨341的滑块342上。导轨341设于第一安装板310。阻尼器364的一端与第二安装板320固定，另一端与第一安装板310固定。限位块367用于限制固定杆363的位移，防止其超出阻尼器364的行程，或者超出弹簧的最大拉伸长度而造成系统的损坏。

如图1、图4及图5所示，支撑组件20包括第一支撑杆210，第二支撑杆220，第三支撑杆230。第三支撑杆230设于承载平台70，第一支撑杆210的一端与第二支撑杆220的一端固定连接且与球铰40连接，第一支撑杆210的另一端与第三支撑杆230的一端可枢转地连接，第二支撑杆220的另一端与第三支撑杆230的另一端可枢转地连接。第一支撑杆210、第二支撑杆220与第三支撑杆230可以构造形成三角支架。

如图4-图8所示，驱动组件60包括滑轮组件600、卷线盘610、收线盘620、绳索630、电机640、减速器650、第二弹性件660、U形底座670、第一轴承组件680、端盖690、L形底座700、加强杆740和第二轴承组件710。

如图6所示，卷线盘610通过U形底座670设于承载平台70。卷线盘610相对于承载平台70可转动。具体地，U形底座670包括第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔与第二安装孔相对，卷线盘610位于第一安装孔与第二安装孔之间，减速器650的另一端穿过第一安装孔与卷线盘610的枢转轴611连接。第一轴承位于第二安装孔内且与U形底座670固定连接，第二轴承内套于第一轴承且相对于第一轴承可转动，卷线盘610的枢转轴611与第二轴承连接。端盖690与第二安装孔连接，端盖690适于遮挡第一轴承组件680。第一轴承组件680还具有轴端挡圈750，用于限制第二轴承的轴向窜动。加强杆740的两端分别固连在U形底座670的两端，用于加强U形底座670在开口端刚度。卷线盘610上有线槽，绳索630缠绕在线槽中，并沿着线槽收放。

如图7所示，收线盘620通过L形底座700设于承载平台70。收线盘620相对于承载平台70可转动。具体地，立板720与L形底座700连接，立板720与L形底座700通过螺栓连接，开口转轴621的两端有轴肩，分别卡在L形底座700与立板720的内侧面，限制开口转轴621沿轴线方形的移动。第二轴承组件710外套于开口转轴621，收线盘620外套于第二轴承组件710。第二弹性件660内套于收线盘620且外套于开口转轴621，第二弹性件660的一端插入收线盘620的开口转轴621的开口槽中，另一端固定于收线盘620上。通过控制绳索630安装时第二弹性件660的预先扭转角度，可以调节绳索630的预紧力，防止绳索630松动，避免绳索630从滑轮组件600中脱出。弹簧挡盖730套设于开口转轴621且与收线盘620连接，用于防尘和保护第二弹性件660。开口转轴621的两端为方形凸台，分别插入L形底座700与立板720的方槽中，可以限制枢转轴611的转动。

收线盘620与卷线盘610间隔开。绳索630的一端缠绕于卷线盘610，绳索630的另一端穿过滑轮组件600后缠绕于收线盘620。电机640与卷线盘610连接，以驱动卷线盘610转动。电机640与控制器通讯连接。减速器650的一端与电机640的输出端共轴连接，减速器650的另一端与卷线盘610连接。

如图4及图5所示，滑轮组件600设于支撑组件20的一端。滑轮组件600包括底座601、鱼眼接头602、滑轮支架603和动滑轮604。底座601与支撑组件20连接。鱼眼接头602的一端与底座601可枢转地连接。鱼眼接头602的另一端与滑轮支架603连接。动滑轮604与滑轮支架603可枢转地连接，绳索630绕过动滑轮604。

通过电机640驱动卷线盘610转动收线，带动支撑组件20向内侧转动。如果电机640驱动卷线盘610放线，支撑组件20可以在外力作用(例如重力负载或移动单元50的驱动力等)下，绕第三支撑杆230向外侧转动。第一支撑杆210、第二支撑杆220、第三支撑杆230均选用碳纤维材料，可以在保证强度的前提下，减轻整个支撑组件20的重量。

动滑轮604部件用于提高绳索630驱动的驱动力，比绳索630直接驱动方式，驱动力放大一倍。如图8所示，动滑轮604通过销轴605可枢转地连接在滑轮支架603上，动滑轮支架603通过螺纹与鱼眼接头602固定连接，鱼眼接头602通过鱼眼型转轴606连接在底座601上，底座601固定在支链的下端。鱼眼接头602相当于球铰40接头，具备三个转动自由度。支撑组件20在工作过程中，绳索630的方向和角度可能会发生变化，鱼眼接头602可以提供三个转动自由度，允许动滑轮604随着绳索630的运动而调整方向，进而保证了绳索630与动滑轮604的良好接触。

根据本发明实施例的三移动单元组合式六自由度移动平台1，通过设置三台移动单元50及三个球铰40，三台移动单元50具备良好的协同能力，可以实现移动平台1的六自由度运动，从而可以提高移动平台1的运动性能及运动灵活性。另外，传动组件10中的缓冲组件30还可以避免球铰40与移动单元50的刚性相连，缓冲组件30可以缓冲移动单元50在运动过程中的晃动，避免移动单元50的晃动刚性传递至承载平台70，从而保证承载平台70的运动稳定性，进而可以使得移动平台1运动更柔和、具备良好的减震性能。驱动组件60配合支撑组件20还可以为移动单元50提供主动力，实现“二拖一”功能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，包括：

承载平台；

三组传动组件，每组所述传动组件包括支撑组件和缓冲组件；

三台移动单元，每台所述移动单元通过一组所述传动组件与所述承载平台可活动地连接，所述缓冲组件设于所述移动单元，所述支撑组件的一端与所述缓冲组件通过球铰连接，所述支撑组件的另一端与所述承载平台可枢转地连接；

至少一个驱动组件，所述驱动组件与至少一个所述支撑组件连接，以驱动所述支撑组件转动；所述驱动组件包括：

滑轮组件，所述滑轮组件设于所述支撑组件的一端；

卷线盘，所述卷线盘设于所述承载平台，且所述卷线盘相对于所述承载平台可转动；

收线盘，所述收线盘设于所述承载平台且与所述卷线盘间隔开，且所述收线盘相对于所述承载平台可转动；

绳索，所述绳索的一端缠绕于所述卷线盘，所述绳索的另一端穿过滑轮组件后缠绕于所述收线盘；

电机，所述电机与所述卷线盘连接，以驱动所述卷线盘转动，所述电机与控制器通讯连接；

减速器，所述减速器的一端与所述电机的输出端连接，所述减速器的另一端与所述卷线盘连接；

第二弹性件，所述第二弹性件与所述收线盘连接，以为所述绳索提供预紧力；

所述控制器，所述控制器设于所述承载平台，所述控制器与所述驱动组件通讯连接。

2.根据权利要求1所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述缓冲组件包括：

第一安装板，所述第一安装板与所述移动单元连接；

第二安装板，所述第二安装板与所述第一安装板相对，且所述第二安装板与所述第一安装板间隔开，所述第二安装板相对于所述第一安装板可动，所述球铰设于所述第二安装板；

第一导向件，所述第一导向件设于所述第一安装板，且所述第一导向件的执行端与所述第二安装板连接，以导引所述第二安装板沿着第一方向移动；

第一传感器组件，所述第一传感器组件与所述控制器通讯连接，所述第一传感器组件设于所述第一安装板，所述第一传感器组件适于检测所述第二安装板的位置状态；

第一缓冲件，所述第一缓冲件位于所述第一安装板与所述第二安装板之间，且所述第一缓冲件与所述第一安装板、所述第二安装板均连接。

3.根据权利要求2所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述第一缓冲件包括：

调节杆，所述调节杆与所述第一安装板可移动地连接，所述调节杆的延伸方向与所述第一方向垂直；

调节组件，所述调节组件设于所述第一安装板，所述调节组件与所述调节杆连接以带动所述调节杆移动；

固定杆，所述固定杆与所述调节杆间隔开，所述固定杆与所述第二安装板连接，且所述固定杆相对于所述第二安装板静止，所述固定杆相对于所述第一安装板可动；

第一弹性件，所述第一弹性件的一端与所述调节杆连接，所述第一弹性件的另一端与所述固定杆连接；

阻尼器，所述阻尼器与所述调节杆、所述固定杆均连接。

4.根据权利要求3所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述调节组件包括：

台肩，所述台肩与所述第一安装板连接，且所述台肩相对于所述第一安装板静止；

螺栓支脚，所述螺栓支脚与所述第一安装板连接，所述螺栓支脚与所述台肩间隔开，所述螺栓支脚具有贯通孔；

调节螺栓，所述调节螺栓的一端穿设于所述贯通孔，所述调节螺栓的另一端与所述台肩相抵，所述调节螺栓与所述调节杆螺纹配合以调节所述调节杆与所述固定杆之间的间距。

5.根据权利要求2所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述第一导向件包括：

导轨，所述导轨与所述第一安装板连接，所述导轨沿所述第一方向延伸；

滑块，所述滑块与所述导轨相适配，且所述滑块相对于所述导轨可移动，所述滑块与所述第二安装板连接以导引所述第二安装板运动。

6.根据权利要求2所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述缓冲组件还包括：

第三安装板，所述第三安装板位于所述第一安装板与所述移动单元之间，所述第三安装板与所述移动单元连接，所述第三安装板与所述第一安装板相对，且所述第三安装板与所述第一安装板间隔开，所述第一安装板相对于所述第三安装板可动；

第二导向件，所述第二导向件设于所述第三安装板，且所述第二导向件的执行端与所述第一安装板连接以导引所述第一安装板沿着第二方向移动，所述第二方向与所述第一方向垂直；

第二传感器组件，所述第二传感器组件与所述控制器通讯连接，所述第二传感器组件设于所述第二安装板，所述第二传感器组件适于检测所述第一安装板的位置状态；

第二缓冲件，所述第二缓冲件位于所述第一安装板与所述第三安装板之间，且所述第二缓冲件与所述第一安装板、所述第三安装板均连接。

7.根据权利要求6所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述第二导向件的构造与所述第一导向件的构造相同；

所述第二缓冲件的构造与所述第一缓冲件的构造相同。

8.根据权利要求1所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述支撑组件包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆的一端与所述第二支撑杆的一端固定连接，所述第一支撑杆的另一端与所述承载平台可转动地连接，所述第二支撑杆的另一端与所述承载平台可活动地连接，所述第一支撑杆的另一端与所述第二支撑杆的另一端间隔开。

9.根据权利要求1所述的三移动单元组合式六自由度移动平台，其特征在于，所述滑轮组件包括：

底座，所述底座与所述支撑组件连接；

鱼眼接头，所述鱼眼接头的一端与所述底座可枢转地连接；

滑轮支架，所述滑轮支架与所述鱼眼接头的另一端连接；

动滑轮，所述动滑轮与所述滑轮支架可枢转地连接，所述绳索绕过所述动滑轮。

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