[发明专利]一种升降倒伏机构及其控制方法

说明书

本发明提供了一种升降倒伏机构及其控制方法，机构包含以下两大构件：垂直升降机构体、两自由度倒伏调平机构体。垂直升降机构还包含以下几个装置：升降伺服电机、升降伺服驱动器、高精度机械末端编码器、接近开关、升降主控器。两自由度倒伏调平机构还包含以下几个装置：高精度方位伺服电机、高精度俯仰伺服电机、锁销电机、倾角仪、方位伺服驱动器、俯仰伺服驱动器、倒伏主控器。算法部分包括：两自由度倒伏最优路径调平算法以及算法实现流程。本发明实现了承载设备的垂直升降、方位[‑182°‑182°]旋转、俯仰[‑91°‑+33°]旋转，同时通过调平算法克服了由于下部承载设备、升降杆倾斜导致无法满足上部承载面水平精度要求的问题。本发明结构紧凑、设备可靠、算法高效，能够实现承载设备的方位俯仰旋转运动、以及承载面的升降和精准快速动态调平。

技术领域

本发明涉及精密机械、伺服控制、姿态算法领域，具体是一种升降倒伏机构及其控制方法。

背景技术

目前对于特定应用场景的设备，有不同高度水平承载平台支撑的需求，而常规的升降机构存在由于下部承载设备、升降机构倾斜导致无法满足上部承载面水平精度要求的问题，针对这一问题，需要设计一套具备定高升降、快速动态精准调平的机构来满足。

发明内容

本发明为了解决现有的技术需求，提供了一种升降倒伏机构装置，以及实现其高精度快速动态调平算法，采用垂直升降机构、两自由度倒伏调平机构、通过高精度快速动态调平算法实现承载平台在不同高度保持水平的应用需求。

为了达到上述效果，本发明提供的技术方案如下：

本发明提供一种升降倒伏机构装置，所述装置包括垂直升降机构体1、倒伏调平机构体2；

所述垂直升降机构体1的顶部为所述倒伏调平机构体2，所述垂直升降机构体1采用电机驱动丝杆丝母实现垂直升降，用于支撑其上部两自由度倒伏调平机构体2定高升降；

所述两自由度倒伏调平机构体2采用蜗轮蜗杆作为一级减速装置、减速机作为二级减速的结构，用于实现其上部承载平台3的方位、俯仰旋转。

进一步的，所述垂直升降机构1包含杆体部分、丝杆丝母模块、减速机、升降伺服电机4；升降伺服电机输出轴与减速机输入轴直连，减速机输出轴与丝杆丝母模块之间通过直齿轮传动，驱动丝杆丝母模块，丝杆丝母模块推动杆体实现升降功能。

进一步的，所述倒伏调平机构2包含方位蜗轮蜗杆、俯仰蜗轮蜗杆、方位减速机、俯仰减速机、方位伺服电机6、俯仰伺服电机7、倾角仪9，方位伺服电机6与方位蜗轮蜗杆相连，实现一级减速，方位蜗轮蜗杆与方位减速机相连实现二级减速，驱动方位转动；俯仰伺服电机7与俯仰蜗轮蜗杆连接实现一级减速，俯仰蜗轮蜗杆与俯仰减速机相连实现二级减速，驱动俯仰转动；倾角仪安装于承载平台3下面，其与所述承载平台一同倾转；所述锁销电机8与俯仰零位同轴线安装。

更进一步的，所述垂直升降机构1中，所述升降伺服电机4的转动轴上安装有高精度机械末端编码器5、接近开关，所述编码器5、接近开关分别与升降主控器相连，升降伺服电机4通过升降驱动器与升降主控器相连。

进一步的，所述倒伏调平机构2中，倒伏主控器通过方位驱动器、俯仰驱动器分别与方位伺服电机、俯仰伺服电机相连，锁销电机、倾角仪与主控器直接相连。

本发明还提供上述升降倒伏机构装置的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

以方位旋转轴作为Z轴，俯仰旋转轴为Y轴，以正交于Y轴、Z轴且与Y轴在同一平面的为X轴，并且以XYZ建立空间坐标系；

获取承载平台3的倾角度数，根据两自由度倒伏调平算法计算出达到调平状态所需转动的方位角；

控制方位伺服电机6从当前位置旋转上述计算出的方位角度；

获取方位旋转到位后承载平台3的倾角度数，直接得到调平状态所需要转动的俯仰角度；

控制俯仰伺服电机7转动上述的俯仰角度，即可完成调平。