CN110806200B - 一种激光定位辅助平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光定位辅助平台，包括总控装置、变自由度支撑装置、并联平台等。三自由度并联平台+一自旋自由度接头法兰，可实现激光定位装置的位姿调整，自稳性能强。变自由度支撑装置自由度在1到3之间切换，可增大并联平台的工作空间范围。轮式总控装置，配合摄像头，可实现机动跟踪作业。第三丝杠采用三头螺线，大螺距，伸缩响应快，三个变自由度支撑装置独立作业，可驱动第三丝杠适应多种地形下的固定作业。电动涡扇用于固定作业场景下的反向推力的提供，反向推力用于压紧橡胶头与地面间的接触。结构简单紧凑，成本低，适用范围广。

Description

一种激光定位辅助平台

技术领域

本发明涉及激光定位技术领域，特别涉及一种激光定位辅助平台。

背景技术

激光定位技术广泛的应用于生产生活中，常见的激光定位装置为手持式或固定式的，少有一种通用的辅助平台，直接将激光定位装置安装在上面，实现多场景多功能的定位作业，因此，一种具有广泛适应性的激光定位辅助平台亟待开发。如专利号为CN201410282826.1提供了一种《激光定位装置及定位方法》，包括支撑平台、升降机构、主轴、第一激光头、标尺机构、第二激光头等，其优点是支撑结构便携可升降；缺点是固定式作业，缺乏机动性，使用范围窄。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种激光定位辅助平台，三自由度并联平台+一自旋自由度接头法兰，可实现激光定位装置的位姿调整，自稳性能强。变自由度支撑装置自由度在1到3之间切换，可增大并联平台的工作空间范围。轮式总控装置，配合摄像头，可实现机动跟踪作业。第三丝杠采用三头螺线，大螺距，伸缩响应快，三个变自由度支撑装置独立作业，可驱动第三丝杠适应多种地形下的固定作业。电动涡扇用于固定作业场景下的反向推力的提供，反向推力用于压紧橡胶头与地面间的接触。结构简单紧凑，成本低，适用范围广。

本发明所使用的技术方案是：一种激光定位辅助平台，包括总控装置、变自由度支撑装置、并联平台，三个所述的变自由度支撑装置均布固定安装在总控装置上，并联平台的三个支链分别铰接在一个变自由度支撑装置上。

所述的总控装置包括第一底板、第一支座、第一支柱、电动涡扇、第一支架、把手、电池架、电池组、总控盒、第二支架、第二支座、第一伺服电机、第三支座、双轴电机、车轮，三个所述的第一支座均布固定安装在第一底板上，每个第一支座上固定安装有一个第一支架，每个第一支架侧面固定安装有一个第一支柱，每个第一支架上面固定安装有一个把手，每个第一支柱上固定安装有一个电动涡扇；每个第一支座下面铰接有一个第二支座，每个第二支座上固定安装有一个第一伺服电机，每个第一伺服电机输出轴上固定安装有一个第三支座，每个第三支座上固定安装有一个双轴电机，每个双轴电机两侧输出轴上各固定安装有一个车轮；电池架固定安装在第一底板上侧，其内部固定安装有一个电池组；总控盒固定安装在电池架上侧；三个第二支架均布固定安装在电池架上端侧面。

所述的变自由度支撑装置包括第四支座、第五支座、第六支座、第二伺服电机、第一后板、第一导杆、第一丝杠、第一导块、第一前板、第三伺服电机、第一连杆、第二连杆、第一齿轮、第二齿轮、第四伺服电机、蜗杆、蜗轮、第二后板、第二导块、第二导杆、第二前板、第二丝杠、第七支座、第五伺服电机、第三支架、第三齿轮、第三丝杠、橡胶头、第四齿轮、第一刹车环、滚子、推架、第一电动推杆、第二支柱、第三支柱、第二刹车环，两个所述的第五支座分别固定安装在第四支座两侧；第六支座固定安装在两个第五支座上；第二伺服电机固定安装在第四支座上，其输出轴上固定安装有一个蜗杆；蜗轮两端铰接在两个第五支座上，并与蜗杆啮合；第一后板铰接在第六支座上；两个第一导杆分别固定安装在第一后板上；第一前板固定安装在两个第一导杆上；第一丝杠两端分别铰接在第一后板和第一前板上；第三伺服电机固定安装在第一前板上，其输出轴与第一丝杠固连；第一导块两端光孔套在两个第一导杆上，中心螺纹孔与第一丝杠配合；第一连杆固定安装在第一导块上；第二后板固定安装在蜗轮上；两个第二导杆固定安装在第二后板上；第二前板固定安装在两个第二导杆上；第二丝杠固定安装在第二后板和第二前板上；第二导块两侧光孔分别套在两个第二导杆上；第四伺服电机固定安装在第二导块侧面，其输出轴上固定安装有一个第一齿轮；第二齿轮铰接在第二导块内孔上，与第一齿轮啮合，且第二齿轮内孔带螺纹，与第二丝杠配合；第七支座固定安装在第二导块上；第二连杆两端分别铰接在第一连杆和第七支座上；第三支架固定安装在第二前板上，其上固定安装有一个第五伺服电机，第五伺服电机输出轴上固定安装有一个第三齿轮；第四齿轮铰接在第二丝杠上，并与第三齿轮啮合；第四齿轮内孔带螺纹，与插在第二丝杠内的第三丝杠外螺纹配合；橡胶头固定安装在第三丝杠末端；第二支柱和第三支柱分别固定安装在第二前板上；第一刹车环和第二刹车环分别铰接在第三支柱上；第一电动推杆固定安装在第二支柱上；推架固定安装在第一电动推杆推杆端；两个滚子分别铰接在推架末端，且滚子分别与第一刹车环和第二刹车环侧面接触。

所述的并联平台包括第二底板、第四支架、第六伺服电机、角位置传感器、接头法兰、第七伺服电机、球铰、摄像头、第二电动推杆，三个所述的第二电动推杆推杆端分别铰接在三个均布固定安装与第二底板下侧的球铰上；第四支架固定安装在第二底板下侧，第七伺服电机固定安装在第四支架上；摄像头固定安装在第七伺服电机输出轴上；第六伺服电机固定安装在第二底板下侧中心，接头法兰固定安装在第六伺服电机输出轴上，其上端中心固定安装有一个角位置传感器。

由于本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下优点：（1）三自由度并联平台+一自旋自由度接头法兰，可实现激光定位装置的位姿调整，自稳性能强；（2）变自由度支撑装置自由度在1到3之间切换，可增大并联平台的工作空间范围；（3）轮式总控装置，配合摄像头，可实现机动跟踪作业；（4）第三丝杠采用三头螺线，大螺距，伸缩响应快，三个变自由度支撑装置独立作业，可驱动第三丝杠适应多种地形下的固定作业；（5）电动涡扇用于固定作业场景下的反向推力的提供，反向推力用于压紧橡胶头与地面间的接触；（6）结构简单紧凑，成本低，适用范围广。

附图说明

图1、图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的总控装置结构示意图。

图4、图5为本发明的变自由度支撑装置结构示意图。

图6为本发明的变自由度支撑装置局部放大结构示意图。

图7为本发明的并联平台结构示意图。

附图标号：1-总控装置；2-变自由度支撑装置；3-并联平台；101-第一底板；102-第一支座；103-第一支柱；104-电动涡扇；105-第一支架；106-把手；107-电池架；108-电池组；109-总控盒；110-第二支架；111-第二支座；112-第一伺服电机；113-第三支座；114-双轴电机；115-车轮；201-第四支座；202-第五支座；203-第六支座；204-第二伺服电机；205-第一后板；206-第一导杆；207-第一丝杠；208-第一导块；209-第一前板；210-第三伺服电机；211-第一连杆；212-第二连杆；213-第一齿轮；214-第二齿轮；215-第四伺服电机；216-蜗杆；217-蜗轮；218-第二后板；219-第二导块；220-第二导杆；221-第二前板；222-第二丝杠；223-第七支座；224-第五伺服电机；225-第三支架；226-第三齿轮；227-第三丝杠；228-橡胶头；229-第四齿轮；230-第一刹车环；231-滚子；232-推架；233-第一电动推杆；234-第二支柱；235-第三支柱；236-第二刹车环；301-第二底板；302-第四支架；303-第六伺服电机；304-角位置传感器；305-接头法兰；306-第七伺服电机；307-球铰；308-摄像头；309-第二电动推杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示，一种激光定位辅助平台，包括总控装置1、变自由度支撑装置2、并联平台3，三个变自由度支撑装置2均布固定安装在总控装置1上，并联平台3的三个支链分别铰接在一个变自由度支撑装置2上。

总控装置1中的三个第一支座102均布固定安装在第一底板101上，每个第一支座102上固定安装有一个第一支架105，每个第一支架105侧面固定安装有一个第一支柱103，每个第一支架105上面固定安装有一个把手106，每个第一支柱103上固定安装有一个电动涡扇104。每个第一支座102下面铰接有一个第二支座111，每个第二支座111上固定安装有一个第一伺服电机112，每个第一伺服电机112输出轴上固定安装有一个第三支座113，每个第三支座113上固定安装有一个双轴电机114，每个双轴电机114两侧输出轴上各固定安装有一个车轮115。电池架107固定安装在第一底板101上侧，其内部固定安装有一个电池组108。总控盒109固定安装在电池架107上侧。三个第二支架110均布固定安装在电池架107上端侧面。

变自由度支撑装置2中的两个第五支座202分别固定安装在第四支座201两侧。第六支座203固定安装在两个第五支座202上。第二伺服电机204固定安装在第四支座201上，其输出轴上固定安装有一个蜗杆216。蜗轮217两端铰接在两个第五支座202上，并与蜗杆216啮合。第一后板205铰接在第六支座203上。两个第一导杆206分别固定安装在第一后板205上。第一前板209固定安装在两个第一导杆206上。第一丝杠207两端分别铰接在第一后板205和第一前板209上。第三伺服电机210固定安装在第一前板209上，其输出轴与第一丝杠207固连。第一导块208两端光孔套在两个第一导杆206上，中心螺纹孔与第一丝杠207配合。第一连杆211固定安装在第一导块208上。第二后板218固定安装在蜗轮217上。两个第二导杆220固定安装在第二后板218上。第二前板221固定安装在两个第二导杆220上。第二丝杠222固定安装在第二后板218和第二前板221上。第二导块219两侧光孔分别套在两个第二导杆220上。第四伺服电机215固定安装在第二导块219侧面，其输出轴上固定安装有一个第一齿轮213。第二齿轮214铰接在第二导块219内孔上，与第一齿轮213啮合，且第二齿轮214内孔带螺纹，与第二丝杠222配合。第七支座223固定安装在第二导块219上。第二连杆212两端分别铰接在第一连杆211和第七支座223上。第三支架225固定安装在第二前板221上，其上固定安装有一个第五伺服电机224，第五伺服电机224输出轴上固定安装有一个第三齿轮226。第四齿轮229铰接在第二丝杠222上，并与第三齿轮226啮合。第四齿轮229内孔带螺纹，与插在第二丝杠222内的第三丝杠227外螺纹配合。橡胶头228固定安装在第三丝杠227末端。第二支柱234和第三支柱235分别固定安装在第二前板221上。第一刹车环230和第二刹车环236分别铰接在第三支柱235上。第一电动推杆233固定安装在第二支柱234上。推架232固定安装在第一电动推杆233推杆端。两个滚子231分别铰接在推架232末端，且滚子231分别与第一刹车环230和第二刹车环236侧面接触。

并联平台3中的三个第二电动推杆309推杆端分别铰接在三个均布固定安装与第二底板301下侧的球铰307上。第四支架302固定安装在第二底板301下侧，第七伺服电机306固定安装在第四支架302上。摄像头308固定安装在第七伺服电机306输出轴上。第六伺服电机303固定安装在第二底板301下侧中心，接头法兰305固定安装在第六伺服电机303输出轴上，其上端中心固定安装有一个角位置传感器304。

本发明的总控装置1底部带有电动轮，可驱动整个装置在平路上行驶，把手106用于人工搬用，电动涡扇104用于提供固定式作业时的反向推力，从而压紧整个装置，提升抓地力。

变自由度支撑装置2具有一到三个自由度，该装置传动结构采用了两个螺旋传动和一个蜗轮217蜗杆216传动，均具有自锁效应，故变自由度的实现形式为：三个自锁传动机构的输入分别为第二伺服电机204、第三伺服电机210和第四伺服电机215，第二伺服电机204驱动蜗杆216，进而驱动蜗轮217带动第二后板218往复摆动；第三伺服电机210驱动第一丝杠207转动，进而驱动第一导块208往复移动；第四伺服电机215驱动第一齿轮213，带动第二齿轮214转动，与之配合的第二丝杠222是固定不动的，故而驱动第二导块219往复移动；任选其中两个电机不动，只驱动其中一个电机，则该装置蜕变为单自由度平面四杆机构；任选其中一个电机不动，驱动另外两个电机，则该装置蜕变为两自由度平面五杆机构；三个电机均驱动，则该装置蜕变为三自由度平面六杆机构。选取不同的自由度，其输出构件——第一连杆211的连杆运动曲线不同，若将三个变自由度支撑装置2的输出构件看成并联平台3的下平台，则这个“虚拟”的下平台，其大小和位姿一直随第一连杆211的运动而改变，组合形式多样。

第五伺服电机224驱动第三齿轮226，进一步带动第四齿轮229转动，第四齿轮229驱动第三丝杠227伸展收缩，露出长度可控。当第三丝杠227移动到指定位置时，第一电动推杆233驱动推架232，通过两个滚子231，挤压第一刹车环230与第二刹车环236，使两个刹车环收紧，进而锁死第三丝杠227。

并联平台3采用三个均布的RPS支链，具有两转一移动的三个自由度，加上其上接头法兰305由第六伺服电机303驱动的自转自由度，共计四个自由度，接头法兰305用来固定安装激光定位装置，实现位姿精准调控。第七伺服电机306驱动的摄像头308可实现整周录像。该并联平台3配合变自由度支撑装置2，可获得大的、可变的工作空间。

Claims (6)

1.一种激光定位辅助平台，包括总控装置（1）、变自由度支撑装置（2）、并联平台（3），其特征在于：三个所述的变自由度支撑装置（2）均布固定安装在总控装置（1）上，并联平台（3）的三个支链分别铰接在一个变自由度支撑装置（2）上；

所述的总控装置（1）包括第一底板（101）、第一支座（102）、第一支柱（103）、电动涡扇（104）、第一支架（105）、把手（106）、电池架（107）、电池组（108）、总控盒（109）、第二支架（110）、第二支座（111）、第一伺服电机（112）、第三支座（113）、双轴电机（114）、车轮（115），三个所述的第一支座（102）均布固定安装在第一底板（101）上，每个第一支座（102）上固定安装有一个第一支架（105），每个第一支架（105）侧面固定安装有一个第一支柱（103）；每个第一支座（102）下面铰接有一个第二支座（111），每个第二支座（111）上固定安装有一个第一伺服电机（112），每个第一伺服电机（112）输出轴上固定安装有一个第三支座（113）；总控盒（109）固定安装在电池架（107）上侧；三个第二支架（110）均布固定安装在电池架（107）上端侧面；

所述的变自由度支撑装置（2）包括第四支座（201）、第五支座（202）、第六支座（203）、第二伺服电机（204）、第一后板（205）、第一导杆（206）、第一丝杠（207）、第一导块（208）、第一前板（209）、第三伺服电机（210）、第一连杆（211）、第二连杆（212）、第一齿轮（213）、第二齿轮（214）、第四伺服电机（215）、蜗杆（216）、蜗轮（217）、第二后板（218）、第二导块（219）、第二导杆（220）、第二前板（221）、第二丝杠（222）、第七支座（223）、第五伺服电机（224）、第三支架（225）、第三齿轮（226）、第三丝杠（227）、橡胶头（228）、第四齿轮（229）、第一刹车环（230）、滚子（231）、推架（232）、第一电动推杆（233）、第二支柱（234）、第三支柱（235）、第二刹车环（236），两个所述的第五支座（202）分别固定安装在第四支座（201）两侧；第六支座（203）固定安装在两个第五支座（202）上；第二伺服电机（204）固定安装在第四支座（201）上，其输出轴上固定安装有一个蜗杆（216）；蜗轮（217）两端铰接在两个第五支座（202）上，并与蜗杆（216）啮合；第一后板（205）铰接在第六支座（203）上；两个第一导杆（206）分别固定安装在第一后板（205）上；第一前板（209）固定安装在两个第一导杆（206）上；第一丝杠（207）两端分别铰接在第一后板（205）和第一前板（209）上；第三伺服电机（210）固定安装在第一前板（209）上，其输出轴与第一丝杠（207）固连；第一导块（208）两端光孔套在两个第一导杆（206）上，中心螺纹孔与第一丝杠（207）配合；第一连杆（211）固定安装在第一导块（208）上；第二后板（218）固定安装在蜗轮（217）上；两个第二导杆（220）固定安装在第二后板（218）上；第二前板（221）固定安装在两个第二导杆（220）上；第二丝杠（222）固定安装在第二后板（218）和第二前板（221）上；第二导块（219）两侧光孔分别套在两个第二导杆（220）上；第四伺服电机（215）固定安装在第二导块（219）侧面，其输出轴上固定安装有一个第一齿轮（213）；第二齿轮（214）铰接在第二导块（219）内孔上，与第一齿轮（213）啮合，且第二齿轮（214）内孔带螺纹，与第二丝杠（222）配合；第七支座（223）固定安装在第二导块（219）上；第二连杆（212）两端分别铰接在第一连杆（211）和第七支座（223）上；第三支架（225）固定安装在第二前板（221）上，其上固定安装有一个第五伺服电机（224），第五伺服电机（224）输出轴上固定安装有一个第三齿轮（226）；第四齿轮（229）铰接在第二丝杠（222）上，并与第三齿轮（226）啮合；橡胶头（228）固定安装在第三丝杠（227）末端；第二支柱（234）和第三支柱（235）分别固定安装在第二前板（221）上；第一刹车环（230）和第二刹车环（236）分别铰接在第三支柱（235）上；第一电动推杆（233）固定安装在第二支柱（234）上；推架（232）固定安装在第一电动推杆（233）推杆端；两个滚子（231）分别铰接在推架（232）末端，且滚子（231）分别与第一刹车环（230）和第二刹车环（236）侧面接触；

所述的并联平台（3）包括第二底板（301）、第四支架（302）、第六伺服电机（303）、角位置传感器（304）、接头法兰（305）、第七伺服电机（306）、球铰（307）、摄像头（308）、第二电动推杆（309），三个所述的第二电动推杆（309）推杆端分别铰接在三个均布固定安装与第二底板（301）下侧的球铰（307）上；第四支架（302）固定安装在第二底板（301）下侧，第七伺服电机（306）固定安装在第四支架（302）上；第六伺服电机（303）固定安装在第二底板（301）下侧中心，接头法兰（305）固定安装在第六伺服电机（303）输出轴上，其上端中心固定安装有一个角位置传感器（304）。

2.如权利要求1所述的一种激光定位辅助平台，其特征在于：每个第一支架（105）上面固定安装有一个把手（106），每个第一支柱（103）上固定安装有一个电动涡扇（104）。

3.如权利要求1所述的一种激光定位辅助平台，其特征在于：每个第三支座（113）上固定安装有一个双轴电机（114），每个双轴电机（114）两侧输出轴上各固定安装有一个车轮（115）。

4.如权利要求1所述的一种激光定位辅助平台，其特征在于：所述的电池架（107）固定安装在第一底板（101）上侧，其内部固定安装有一个电池组（108）。

5.如权利要求1所述的一种激光定位辅助平台，其特征在于：所述的第四齿轮（229）内孔带螺纹，与插在第二丝杠（222）内的第三丝杠（227）外螺纹配合。

6.如权利要求1所述的一种激光定位辅助平台，其特征在于：第七伺服电机（306）输出轴上固定安装有摄像头（308）。

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