[实用新型]三自由度自稳平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种超声电机驱动的新型三自由度自稳平台，具体涉及一种陀螺式三转动轴精确定位自稳平台。 

背景技术

在摄影、照相或监测领域，搭载了摄像机的运载机，如飞行器、汽车、轮船、机器人等在运行过程中，由于载体本身存在高频震动和低频抖动或是外界气流、地面不平的扰动，不可避免的会对拍摄设备的成像质量产生不利影响，甚至导致成像系统严重失真，因而需要配置自稳平台来搭载摄像机。现有技术中，大多采用的是基于电磁电机而搭建的机械拓扑结构及电路驱动控制系统，而伺服电机需要齿轮作为减速机构，直流力矩电机虽可以用于低速大扭矩场合，但电机本身无自锁功能，还需要额外加一定位自锁装置，且力矩/质量比小（比同等超声电机小3~5倍），且电磁电机存在电磁干扰的缺陷，当运载机对导航设备防电磁干扰要求比较高的场合时，显然制约着自稳平台的应用范围，而当前对于采用基于超声电机驱动源的自稳平台报道还比较少见。为了弥补上述的不足，本实用新型提出了一种采用超声电机驱动的三自由自稳平台，并具体提出了平台的机械结构与电路驱动系统一体化的控制策略。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种体积小、结构简单、力矩/质量比大，自锁性好，无电磁干扰，并且由三个超声电机同时控制平台沿X、Y、Z轴的转动，维持成像设备稳定的装置。 

为了解决上述技术问题，本实用新型使用的三自由度自稳平台：一种三自由度自稳平台，包括第一支架、第二支架、第三支架及第四支架，第一超声电机、第二超声电机、第三超声电机、第一连接轴、第一滚动轴承、第二滚动轴承及第二连接轴，其中，所述第一连接轴通过其一端连接板与第四支架连接在一起，另一端通过第一滚动轴承的支撑定位与所述第二支架连接在一起，所述第一超声电机的一端输出轴与所述第四支架相连接，所述第二超声电机的一端输出轴与所述第二连接轴的一端相连接，所述第三超声电机的一端输出轴与所述第二支架相连接，所述第二连接轴的另一端通过第二滚动轴承的支撑定位与第四支架相连接； 

所述第三超声电机通过一端输出轴驱动第二支架及与第二支架连接的组件绕Z轴转动，第一超声电机通过一端输出轴驱动第四支架及与第四支架相连接的组件绕X轴转动，第二超声电机通过一端输出轴驱动第二连接轴及与第二连接轴连接的组件绕Y轴转动；所述第一支架上安装拍摄设备；

位置检测装置，分别是第一位置检测装置、第二位置检测装置及第三位置检测装置，其中，所述第一位置检测装置安装在第一滚动轴承的盖上且与第一连接轴一端相连接，所述第二位置检测装置安装于第二超声电机的外壳上且与第二超声电机的一端输出轴相连接，所述第三位置检测装置安装于所述第三支架上且与第三超声电机的一端输出轴相连接；

姿态检测装置，分别是第一姿态检测装置、第二姿态检测装置，其中，所述第一姿态检测装置粘接于所述第一支架上，第二姿态检测装置粘接于所述第四支架上； 

还包括电机控制装置，所述电机控制装置为嵌入式控制器；第一姿态检测装置负责提供外界的干扰信号，包括分别沿X轴、Y轴、Z轴三个方向的旋转变化量，再通过微机通信接口把信号传递给嵌入式控制器；第二姿态检测装置负责提供驱动稳定平台的速度差值，包括分别沿X轴、Y轴、Z轴三个方向的旋转变化量，再通过电路接口模块把信号传递给嵌入式控制器；以嵌入式控制器为核心的电机控制系统根据第一姿态检测装置、第二姿态检测装置的输出信息判断此时外界干扰状态以及稳定平台的工作状态，通过驱动接口、功率模块分别控制第一超声电机、第二超声电机、第三超声电机的启停、正反转及转速，以补偿外界对拍摄设备的扰动偏转位移量，第一位置检测装置，第二位置检测装置，第三位置检测装置把测得的各个超声电机转速及正反转信号通过外围接口电路传递给基于嵌入式控制器为核心的电机控制系统，电机控制系统根据所采集的超声电机旋转位移信号再次发出驱动控制信号给各个超声电机进行修正，达到闭环反馈控制目的。

进一步的，所述第一支架的一端与第一连接轴的尾端法兰盘连接在一起；所述第一超声电机安装在所述第二支架安装板上，并加以螺栓固定；所述第二超声电机安装在所述第四支架安装板上，并加以螺栓固定，所述第三超声电机安装在所述第三支架安装板上，并加以螺栓固定。 

进一步的，所述拍摄设备为成像传感器。

进一步的，所述电机控制装置为DSP单片机或其他嵌入式微控制器。 

进一步的，所述姿态检测装置为陀螺仪或其他姿态检测传感器。 

进一步的，所述位置检测装置为旋转编码器或其他光栅测量传感器。