折疊升降式3.5d自由度云臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種折疊升降式3.自由度云臺，其應用于狹窄出入口設備、環(huán)境檢測與叢林、果園和洪災等類極度復雜場所機器人系統(tǒng)的配套性支持。
【背景技術】
[0002]目前，雖然用于探測器材安放的云臺各式各樣，但它們幾乎全部局限于旋轉和俯仰范圍之內(nèi)；仿真切削平臺盡管擁有高度、朝向改變能力，可幅度過于狹小，且成本、重量、復雜度等不適合機器人應用；剪叉、單桅柱與平行桿曲臂式升降臺在突破高度局限的同時，又存在難以克服的剛度、穩(wěn)定不佳，以及裸漏導線保護困難弊端，另外，收縮后形體仍滿足不了某些苛刻的幾何尺寸要求；油缸式起重機結構雖略微靠近需求，然而卻無法將導線隱匿于缸體腔內(nèi)，動力源的多樣化也給最終系統(tǒng)集成帶來沉重負擔。此外，折疊和油缸式普遍面臨著軸關節(jié)驅動受力高度集中問題，以及電機行程同末端平臺非線性變換實時性壓力。機器人之類移動載體平臺伴隨著環(huán)境、任務和追求目標多樣化，對于傳感器、執(zhí)行機構安放基礎的性能指標與保護等級企求相距甚遠，如何最大限度地兼顧并靈巧做到寬闊視野、通過局部狹小空間、避讓雜亂突出物體和適時隱藏自身形體往往變得特別至關重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]實用新型目的
[0004]針對以上問題，本實用新型提供一種折疊升降式3.5D自由度云臺，其目的是解決以往的機器人之類行走載體任務執(zhí)行期間對傳感器、執(zhí)行機構安置平臺的折疊、伸縮、旋轉與俯仰調節(jié)不靈巧的問題及農(nóng)業(yè)、科考、探險、消防、救援與軍事偵察諸類行業(yè)在機器人應用時面臨困擾的問題。
[0005]技術方案:
[0006]—種折疊升降式3.5D自由度云臺，其特征在于:該云臺包括旋轉俯仰平臺、多節(jié)升降套管、折疊基座和單片機系統(tǒng)，旋轉俯仰平臺通過上俯仰裝置連接至多節(jié)升降套管，多節(jié)升降套管的底部通過下端折疊裝置與折疊基座連接；旋轉俯仰平臺包括平臺固定外殼、旋轉基座、旋轉齒輪組和旋轉直流電機，旋轉齒輪組與旋轉基座聯(lián)動，旋轉直流電機輸出軸上的輸出齒輪與旋轉齒輪組嚙合，旋轉直流電機與平臺固定外殼連接；上俯仰裝置包括俯仰直流電機、俯仰渦輪和俯仰蝸桿，俯仰直流電機與旋轉俯仰平臺聯(lián)動，俯仰直流電機連接俯仰蝸桿，俯仰蝸桿與旋轉俯仰平臺底部的俯仰渦輪嚙合；
[0007]俯仰渦輪設置在多節(jié)升降套管的上端檔板上，在多節(jié)升降套管底部的套管基座上設置有升降套管直流電機，升降套管直流電機連接有套管動作蝸桿，套管動作蝸桿與套管動作蝸輪嚙合，套管動作蝸輪通過牽引索及滑輪與多節(jié)升降套管連接并控制多節(jié)升降套管升降；
[0008]下端折疊裝置包括下端折疊蝸輪、折疊蝸桿和折疊直流電機，折疊直流電機連接折疊蝸桿，折疊蝸桿與折疊蝸輪嚙合，折疊蝸輪與套管基座底部連接，折疊直流電機設置在折疊基座上；旋轉直流電機、俯仰直流電機和升降套管直流電機連接至單片機控制系統(tǒng)。
[0009]在旋轉俯仰平臺上設置有限定旋轉基座旋轉位置的旋轉限位撥叉，在旋轉限位撥叉處設置有旋轉限位開關，在旋轉直流電機的輸出齒輪位置設置有旋轉齒輪動作測位開關，旋轉限位開關和旋轉齒輪動作測位開關連接至單片機系統(tǒng)；
[0010]旋轉基座中心設有中空管，中空管利用一體式止推軸承組同旋轉俯仰平臺的固定外殼緊密地連接在一起，旋轉基座中空管側壁開設供導線穿過的孔洞，以便云臺的旋轉電機導線、俯仰電機導線及傳感器導線進入并連接。
[0011]多節(jié)升降套管為多節(jié)方形套管嵌套結構，每層套筒的底部均設置有檔板，最外側的套筒的底部為套筒基座，最內(nèi)側的套筒的頂部設置有套筒上端檔板，在套筒基座及除最內(nèi)側套筒以外的套筒下端檔板上均設置有套筒全收縮限位開關，套筒全收縮限位開關連接至單片機系統(tǒng)，在除最內(nèi)側套筒以外的每層套筒內(nèi)壁的頂部均設置有與單片機系統(tǒng)連接的套筒全伸展限位開關；在除內(nèi)層套筒外的每層套筒的底部和頂部設置有滑輪，滑輪與套筒動作蝸輪之間通過牽引索連接，牽引索與內(nèi)層套筒底部的牽引索張緊彈簧連接。
[0012]在折疊蝸輪旁設置有折疊齒輪動作測位開關和折疊中位檢測開關，折疊齒輪動作測位開關設置在折疊蝸輪的一側，折疊中位檢測開關設置在折疊蝸輪的中間，折疊齒輪動作測位開關和折疊中位檢測開關均連接至單片機系統(tǒng)。
[0013]在俯仰渦輪旁設置有俯仰齒輪動作測位開關和俯仰中位檢測開關，俯仰齒輪動作測位開關設置在俯仰渦輪的一側，俯仰中位檢測開關設置在俯仰渦輪的中間。
[0014]套筒基座底部的云臺安放傳感器電線以螺旋方式穿過多節(jié)升降套筒的內(nèi)部腔體，經(jīng)由套筒基座、套筒下端檔板和套筒上端檔板通過。
[0015]優(yōu)點及效果
[0016]本實用新型所提出一種折疊升降式3.自由度云臺，所述云臺包括電驅折疊基座、電驅多節(jié)升降套筒、電驅旋轉俯仰平臺與單片機測控系統(tǒng)；電驅折疊基座設有直流減速電機、動作測位開關、中位檢測開關和鎖位蝸輪、蝸桿，實現(xiàn)整個云臺的伸展與折疊收縮；電驅多節(jié)升降套筒設有直流減速電機、限位開關、動作測位開關、多節(jié)嵌套式方形套筒、鎖位蝸輪、蝸桿、滑輪與牽引索，在電機、蝸輪、蝸桿、滑輪和牽引索共同作用下，伸縮桿上下運動并保持；電驅旋轉俯仰平臺設有旋轉直流減速電機、旋轉限位開關、動作測位開關、旋轉齒輪、俯仰直流減速電機、俯仰中位檢測開關、俯仰動作測位開關和俯仰鎖位蝸輪、蝸桿，達到擺動旋轉與俯仰傾角變化；單片機系統(tǒng)監(jiān)測、計數(shù)、預估、控制各部分協(xié)同動作。
[0017]該實用新型采用滑輪與牽引索共同作用下的電機驅動方式，從根本上實現(xiàn)了將末端平臺安放儀器、設備導線置于伸縮桿腔，進而增強了最終系統(tǒng)整體安全與可靠性。此外，滑輪支撐下的牽引索驅動方式還將徹底克服軸關節(jié)鉸鏈存在的受力過分集中與測控快速非線性變換問題，以及油、氣缸模式必須慎重對待的動力源多樣化提供、微型化和簡捷維護困擾。
[0018]此實用新型使用多節(jié)方形套筒嵌套裝配方式組成升降套筒，既強化了抗彎剛度，又避免了末端平臺可能出現(xiàn)扭轉。通過在每節(jié)套筒上、下端配置檔板，同時達到止位、導引、限位與抗歪斜等多重功效；除最內(nèi)層外，在每節(jié)套筒上、下端皆安置滑輪、滑輪連同套筒一起動作與導引索經(jīng)套筒腔首尾相連的構思，使得導引索動作同多節(jié)套筒直接關聯(lián)，進而只需單一電機即可實現(xiàn)伸展、收縮操控目的；導引索在凹形滑輪多繞一周和端頭串接張緊彈簧，共同作用有效地消除了組裝公差與材質疲勞引起的打滑。
[0019]本實用新型運用多節(jié)升降套筒實現(xiàn)高度維自由度改變；使用旋轉俯仰平臺達到旋轉與俯仰維自由度變化；采用折疊基座做到伸展、折疊的0.5D自由度變迀，它們相互配合最終取得3.自由度目標。在此，雖然折疊同俯仰作用近似，但二者功效顯著相異且功能互補，于是特賦予0.5D自由度。
[0020]本申請結構簡潔、可靠、合理、功能齊全，不但能夠借助多節(jié)套筒達到最大限度地拓展視野，而且利用折疊基座收縮尚可掩藏云臺形體，以取得通過狹小空間、避讓雜亂突出物體，進而適應農(nóng)業(yè)、科考、探險、消防、救援與軍事偵察之類行業(yè)機器人應用期間可能遇到的各類特別要求。
[0021]本實用新型尤其擅長于滿足農(nóng)業(yè)、科考、探險、消防、救援與軍事偵察諸類特殊行業(yè)，對于視野寬闊性、局部通過空間狹小性、雜亂突出物體避讓性與自身形體隱藏之類矛盾式要求，具有良好適應能力。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實用新型結構示意圖。
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