CN2842764Y - 柔性结构天线馈源柔索有序卷绕装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空间运动目标大范围动态精确定位定姿控制技术中的柔索有序卷绕装置。目前实现空间运动目标控制还都在小范围内进行，如各种工业机器人对目标只能在几米小范围内控制，其实现物体运动的是液压缸等刚性件。本实用新型的目的是研制一种新型控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置。结构是由绕有柔索1的卷筒19和回转轴20组成，卷筒19均布的螺旋凹槽与柔索1吻合。优点：采用柔性元件传动，柔索连接空间运动目标，成本低廉；使柔索能够安全有序地卷绕卷筒上，工作状态稳定可靠，应用范围广，经试验证明在直径为40米，高20米的圆柱空间范围内，实现目标物体的厘米级精度的动态定位、及1－2度的定姿控制。

Description

柔性结构天线馈源柔索有序卷绕装置

一、所属领域：

本实用新型涉及柔性结构天线馈源精确定位定姿控制技术，专指一种柔性结构天线馈源柔索有序卷绕装置。

二、背景技术：

目前实现空间运动目标定位定姿控制还都在小范围内进行，如工业界各种机器人，它们对目标物体只能在几米小范围内进行操纵，其实现物体运动的是液压缸、汽缸、电动缸和旋转关节等刚性件的伸缩，无法在大范围实现运动目标的控制。

三、技术内容：

本实用新型的目的是克服上述背景技术中存在的问题，研制一种新型柔性结构天线馈源柔索有序卷绕装置，以有效地配合柔性结构天线馈源精确定位定姿控制技术，实现扩大空间运动目标定位定姿控制的应用范围。

本实用新型为实现上述技术目的采用的技术解决方案：

柔性结构天线馈源柔索有序卷绕装置，其特征是：由绕有柔索1的驱动器卷筒19和回转轴20组成，可转动的卷筒19上有均布的凹槽，该凹槽与柔索1吻合，可转动的回转轴20与驱动器卷筒19平行，回转轴20表面和驱动器卷筒19上的凹槽与柔索1接触。

本实用新型的技术解决方案还包括：

所述的控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置，其特征是：从驱动器卷筒19的柔索1到过渡变向滑轮13横向摆动夹角θ为0°-10°，卷筒19两边A、C点到过渡变向滑轮13等距离。

所述的控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置，其特征是：从驱动器卷筒19的柔索1到过渡变向滑轮13横向较佳摆动夹角θ为0°-5°，驱动器卷筒19两边A、C点到过渡变向滑轮13等距离。

所述的控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置，其特征是：驱动器卷筒19上的凹槽是螺旋凹槽。

所述的控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置，其特征是：驱动器卷筒19上的凹槽是半圆形与柔索1直径相吻合的螺旋凹槽。

本实用新型的优点和效果：

1、由于柔索在驱动器卷筒上的卷绕被设计为单层卷绕方式，当柔索绕过过渡变向滑轮而缠绕在驱动器卷筒上时，随着柔索绕入点、绕出点的位置变化，柔索并不总是垂直于卷筒的中心线。偏离中心线较大时，柔索会脱离驱动器卷筒凹槽的约束，在卷筒上不规则地卷绕，给计算和控制带来困难。采用柔索有序卷绕装置，解决了柔性元件—柔索传动中存在的不规则卷绕问题。

2、由于采用柔性元件作为变长单元控制空间运动目标，成本低廉；柔索可采用钢索、绳索、链条等柔性结构，更换和维修极为方便；并且在一定范围内可任意增减其长度。因而，这种低成本的技术方案，用柔性变长取代原来的刚性变长结构，能够轻而易举地实现大范围、大跨度内运动目标的位姿控制。

3、使柔索能够安全有序地卷绕在卷筒上，工作状态稳定可靠；经过试验，证明在一直径为40米，高度20米的圆柱形运动范围内，可实现目标物体的厘米级精度的定位及1-2度的定姿控制。

4、控制空间大范围、大跨度目标运动适用范围很广，如可用作大型造船厂船体装配的巨型机器人，当然也可以用于飞机、航天器的装配，可用于码头集装箱的吊装、矿山矿石的转场等。

四、附图说明：

图1是整个柔索空间大范围、大跨度动态精确定位定姿结构示意图，图2是柔索驱动器结构示意图，图3是驱动器内实现柔索有序卷绕结构局部剖视示意图，图4是图3的左视图，图5是控制空间运动目标的柔索有序卷绕工作装置的俯视示意图，图6是被控运动目标的运动范围示意图。

标号说明：1-柔索，2-滑轮组，3-支撑塔柱，4-驱动器，5-驱动器，6-支撑塔柱分布圆，7-驱动器，8-驱动器，9-驱动器，10-驱动器，11-被控运动目标，12-轴承，13-过渡变向滑轮，14-联轴器，15-减速器，16-制动器，17-驱动电机，18-机架，19-驱动器卷筒，20-回转轴，21-重物，22-运动空间。

五、具体实施方式：

参见图1，在支撑塔柱分布圆6上分布着(均匀分布，也可不均匀分布)6个支撑塔柱3，当然也可以设计为3-9个支撑塔柱3，每个支撑塔柱3下面固定一个过渡变向滑轮13和驱动器，驱动器即驱动器(4、5、7-10)，同时2个重物21上固定的柔索1也通过各自的过渡变向滑轮13共同连接到空间运动目标11上。各驱动器由电脑控制，输出是柔索1的收放，柔索1经过过渡变向滑轮13，再通过支撑塔柱3上端的滑轮组2共同连接到被控运动目标11上，运动目标11在支撑塔柱分布圆6空间内受到控制而运动，并改变其位置与姿态。带有天线馈源的运动目标11的被控范围是与支撑塔柱分布圆6同心的圆柱空间22。

参见图2，在各驱动器中机架18上，轴承12支撑驱动器卷筒19，驱动力是由驱动电机17经联轴器14传给减速器15减速，再通过联轴器14传给卷筒19，使之转动而工作。

参看图3和图4，这是驱动器上实现柔索有序卷绕结构剖视示意图。支撑塔柱3上端的滑轮组2输入端是柔索1，绕过过渡变向滑轮13连接到驱动器的卷筒19上。驱动器卷筒19表面上有半圆螺旋凹槽。回转轴20与驱动器卷筒19平行，并有一定的间距，该间距与柔索1的直径吻合。驱动器卷筒19顺时针转动时，柔索1通过回转轴20与驱动器卷筒19的导向作用，缠绕卷入驱动器卷筒19的半圆螺旋凹槽内，防止柔索1脱离凹槽的回转轴20始终接触柔索1。图中的箭头表示转动方向(当然正反方向转动均可)，这种结构保证了柔索1的有序卷绕，不会出现叠绕和松散排列现象。

参看图5，驱动器卷筒19到过渡变向滑轮13之间水平距离L，柔索1左右横向摆动夹角θ为0°-10°(如0°、1°、2°、3°、4°、5°、6°、7°、8°、9°、10°)，较佳摆动夹角θ为0°-5°(如0°、1°、2°、3°、4°、5°)。驱动器卷筒19两边A、C点到过渡滑轮13为等距离，由此构成等腰三角形。驱动器卷筒19的直径为D，有效长度为S，对应于夹角θ的柔索1缠绕于在卷筒19上C、A两点之间。

参看图6，这是带有天线馈源的运动目标11在直径为40米，高度20米圆柱形空间运动范围22内工作的示意图。

Claims (4)

1、柔性结构天线馈源柔索有序卷绕装置，其特征是：由绕有柔索(1)的卷筒(19)和回转轴(20)组成，可转动的卷筒(19)上有均布的凹槽，该凹槽与柔索(1)吻合，可转动的回转轴(20)与卷筒(19)平行，回转轴(20)表面和卷筒(19)上的凹槽与柔索(1)接触。

2、根据权利要求1所述的控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置，其特征是：从卷筒(19)的柔索(1)到过渡滑轮(13)横向摆动夹角θ为0°-10°，卷筒(19)两边A、C点到过渡滑轮(13)等距离。

3、根据权利要求2所述的控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置，其特征是：从卷筒(19)的柔索(1)到过渡变向滑轮(13)横向较佳摆动夹角θ为0°-5°，卷筒(19)两边A、C点到过渡变向滑轮(13)等距离。

4、根据权利要求1所述的控制空间运动目标的柔索有序卷绕装置，其特征是：卷筒(19)上的凹槽是半圆形与柔索(1)直径相吻合的螺旋凹槽。

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