專利名稱：一種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種顯示屏協(xié)同裝置，尤其涉及ー種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上還沒(méi)有能實(shí)現(xiàn)大屏幕、大尺度的六自由度的視頻顯示器出現(xiàn)，三塊顯示屏同時(shí)高精度協(xié)同配合動(dòng)作，并完成各種多難度的組合動(dòng)作更是沒(méi)有出現(xiàn)。能實(shí)現(xiàn)六自
由度高精度控制的最大的吃重為15000N/m，但是現(xiàn)有能實(shí)現(xiàn)六自由度的運(yùn)動(dòng)的顯示屏吃重小，因此其有效顯示的面積最大也只能達(dá)到十幾平米，在諸如大劇院等遠(yuǎn)距離觀演場(chǎng)所，觀演效果不佳。另外，現(xiàn)有技術(shù)中，大屏幕的LED顯示屏無(wú)法達(dá)到六自由度運(yùn)動(dòng)，更不用說(shuō)多塊屏幕組合在一起協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供ー種可實(shí)現(xiàn)大型顯示屏六自由度運(yùn)動(dòng)、甚至多塊大型顯示屏組合在一起協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，所述大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的特點(diǎn)是，包括等距離平行設(shè)置的三個(gè)完全相同的機(jī)械臂；各所述機(jī)械臂包括，立柱，垂直設(shè)置的所述立柱的上底面和下底面分別設(shè)置有ー繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副；拉伸臂，所述拉伸臂的一端通過(guò)拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副設(shè)置于所述立柱的側(cè)面上；第一旋轉(zhuǎn)臂，所述第一旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與所述拉伸臂的自由端配合連接；第二旋轉(zhuǎn)臂，所述第二旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與所述第一旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；以及，第三旋轉(zhuǎn)臂，所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與所述第二旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；并且，所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與顯示屏配合連接；所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副彼此平行設(shè)置；第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副相互垂直設(shè)置。優(yōu)選的是，所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副繞與Y軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副繞與X軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選的是，在所述第一旋轉(zhuǎn)臂上設(shè)置配重裝置。優(yōu)選的是，在所述拉伸臂的前端設(shè)置配重裝置。優(yōu)選的是，在所述顯示屏的周邊設(shè)置距離傳感器。優(yōu)選的是，在所述顯示屏的周邊設(shè)置防碰撞的機(jī)械裝置。本實(shí)用新型的有益效果在于，應(yīng)用所述大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，可實(shí)現(xiàn)大屏幕的LED顯示屏的六自由度運(yùn)動(dòng)，以至實(shí)現(xiàn)多塊屏幕組合在一起的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)；此外，在第一旋轉(zhuǎn)臂増加了配重裝置，可減少了運(yùn)行的功率，達(dá)到節(jié)能的效果，在拉伸臂的前端加配重，可降低油缸的功率和拉カ；采用伺服變頻器驅(qū)動(dòng)可提高屏幕接合的精度，提高感觀效果。

圖I示出了本實(shí)用新型所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的前視圖。圖2示出了圖I所示的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的俯視圖。圖3示出了圖I所示的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置的左視圖及該協(xié)同裝置處于的三個(gè)不同狀態(tài)的示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 由圖I至圖3(圖3中A、B表示顯示器處于空間內(nèi)不同兩點(diǎn)時(shí)機(jī)械臂的狀態(tài)示意圖)所示，所述大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，包括等距離平行設(shè)置的三個(gè)機(jī)械臂，三個(gè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)相同，各所述機(jī)械臂包括立柱2、拉伸臂5、第一旋轉(zhuǎn)臂9、第二旋轉(zhuǎn)臂11和第三旋轉(zhuǎn)臂14。具體地所述立柱2垂直設(shè)置，立柱2的上底面和下底面分別設(shè)置有一繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副11，所述立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副11使用電機(jī)減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，使立柱2能繞舞臺(tái)在水平方向旋轉(zhuǎn)，這樣顯示屏3就可繞立柱2做大范圍水平旋轉(zhuǎn)，也可左右移動(dòng)。所述拉伸臂5的一端通過(guò)拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副4設(shè)置于所述立柱2的側(cè)面上；所述第一旋轉(zhuǎn)臂9通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副8與所述拉伸臂5的自由端配合連接；所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副4和第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副8均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。在拉伸臂5的距離第一旋轉(zhuǎn)臂9較近的地方，采用拉伸油缸或其它拉伸裝置使拉伸臂5能在通過(guò)立柱2軸線和拉伸臂5軸線的與水平面垂直的平面內(nèi)繞其與立柱2連接的拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副4旋轉(zhuǎn)，這樣可使顯示屏3在垂直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，也可使顯示屏3在垂直面內(nèi)上下和前后移動(dòng)。進(jìn)一步的，在第一旋轉(zhuǎn)臂9上增加了配重裝置7，即第一旋轉(zhuǎn)臂9由支撐臂和配重臂組成，第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副8由電機(jī)減速機(jī)或液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，為了減少減速機(jī)的扭矩和功率，增加了諸如配重臂及配重等配重裝置7，以達(dá)到節(jié)能的效果。所述第二旋轉(zhuǎn)臂11通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10與所述第一旋轉(zhuǎn)臂9的自由端配合連接；所述第三旋轉(zhuǎn)臂14通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副12與所述第二旋轉(zhuǎn)臂11的自由端配合連接；所述第三旋轉(zhuǎn)臂14通過(guò)顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副13與顯示屏3配合連接。所述第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副
10、拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副4和第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副8彼此平行設(shè)置，并且，第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10、第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副12和顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副13相互垂直設(shè)置。優(yōu)選地，所述第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)臂8、第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副12繞與Y軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副13繞與X軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。這樣第一旋轉(zhuǎn)臂9也可在垂直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且第一旋轉(zhuǎn)臂9和拉伸臂5配合使顯示屏3能在空間三個(gè)平動(dòng)自由度上大尺度的移動(dòng)。并且，由于第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10、第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副12和顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副13相互垂直設(shè)置，從而可實(shí)現(xiàn)顯示屏3在空間實(shí)現(xiàn)三自由度旋轉(zhuǎn)。這樣，每個(gè)機(jī)械臂就實(shí)現(xiàn)了六自由度的運(yùn)動(dòng)，在通過(guò)計(jì)算機(jī)及相關(guān)的同步控制技術(shù)就可實(shí)現(xiàn)該六自由度協(xié)同裝置。進(jìn)一步的，所述顯示采用輕型的LED屏，每塊屏面積為(11. 28mX6. 74m)平方米，顯示屏3的支撐采用輕型鋼結(jié)構(gòu)15，顯示屏3和鋼結(jié)構(gòu)15的總重量控制在6500kg以下，所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副13采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機(jī)使用伺服電機(jī)，變頻器選用伺服變頻器。所述第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副12采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機(jī)使用伺服電機(jī)，為分散齒輪的驅(qū)動(dòng)カ選用雙電機(jī)減速機(jī)，變頻器選用伺服變頻器。所述第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副10采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機(jī)使用伺服電機(jī)，為分散齒輪的驅(qū)動(dòng)カ選用雙伺服電機(jī)減速機(jī)，變頻器選用伺服變頻器。為增加第一旋轉(zhuǎn)臂9的剛度，該第一旋轉(zhuǎn)臂9采用大截面箱型梁結(jié)構(gòu)，為減少重量，從根部到前端截面逐漸減小，箱型梁采用薄鉄板，還在側(cè)板上打孔等等。所述第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副8的采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，且選用內(nèi)齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機(jī)使用伺服電機(jī)，為分散齒輪的驅(qū)動(dòng)カ選用四臺(tái)伺服電機(jī)減速機(jī)，變頻器選用伺服變頻器。所述拉伸臂5也選用箱型梁結(jié)構(gòu)，為使第一旋轉(zhuǎn)臂9的配重臂有空間，沿Y方向上把拉伸臂5的上下板中間開槽，使第一旋轉(zhuǎn)臂9的配重臂能通過(guò)。所述拉伸臂5由兩條油缸拉伸，為減少油缸的拉力及油缸的功率，在所述拉伸臂5的前端增加ー個(gè)配重的拉點(diǎn)，如圖2中的拉伸臂配重16及拉伸臂配重16的鋼絲繩17所示，所述鋼絲繩17繞過(guò)定滑輪與拉伸臂配重16連接在一起，該拉伸臂配重16還有ー個(gè)安全保護(hù)的功能就是當(dāng)該機(jī)械臂停止運(yùn)行折疊收起時(shí)，可在配重端増加一個(gè)固定銷，這樣就減小油缸在停運(yùn)時(shí)的拉力，如果油缸有問(wèn)題，也不會(huì)讓大臂掉下來(lái)。所述立柱2的下端使用承載カ大地回轉(zhuǎn)支撐，選用外齒圈回轉(zhuǎn)支撐，電機(jī)使用伺服電機(jī)，為分散齒輪的驅(qū)動(dòng)カ選用兩臺(tái)臺(tái)伺服電機(jī)減速機(jī)，變頻器選用伺服變頻器。在立柱2的上部，也應(yīng)有ー個(gè)與下部回轉(zhuǎn)支撐同軸的立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副1，由于兩立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副I的距離比較遠(yuǎn)，為了克服鋼結(jié)構(gòu)的制造帶來(lái)的誤差而引起的旋轉(zhuǎn)不暢，把上部的立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副改成可微動(dòng)的關(guān)節(jié)軸承，還需把Y方向的自由度放開。為使三如結(jié)構(gòu)相同的機(jī)械手能精確協(xié)調(diào)動(dòng)作，采用高新能中央控制器，各運(yùn)動(dòng)副的速度檢測(cè)采用高精度的編碼器，與控制器形成速度和位置的閉環(huán)控制，油缸的電磁閥采用高精度的比例閥，各控制系統(tǒng)與機(jī)械系統(tǒng)協(xié)調(diào)動(dòng)作，使其快速按預(yù)定的程序運(yùn)行，達(dá)到演出的效果。為了使該裝置在運(yùn)行時(shí)不發(fā)生意外，還在每塊顯示屏3的周邊加上距離傳感器，在顯示屏3接近時(shí)感應(yīng)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此外，在顯示屏3的邊緣還加上防碰撞的機(jī)械裝置，以保證屏幕運(yùn)行的安全。綜上所述僅為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并非用來(lái)限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。即凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化及修飾，皆應(yīng)屬于本實(shí)用新型的技術(shù)范疇。
權(quán)利要求1.一種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于包括等距離平行設(shè)置的三個(gè)完全相同的機(jī)械臂；各所述機(jī)械臂包括， 立柱，垂直設(shè)置的所述立柱的上底面和下底面分別設(shè)置有一繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副； 拉伸臂，所述拉伸臂的一端通過(guò)拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副設(shè)置于所述立柱的側(cè)面上； 第一旋轉(zhuǎn)臂，所述第一旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與所述拉伸臂的自由端配合連接； 第二旋轉(zhuǎn)臂，所述第二旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與所述第一旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；以及， 第三旋轉(zhuǎn)臂，所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與所述第二旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；并且， 所述第三旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與顯示屏配合連接；所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副彼此平行設(shè)置；第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副相互垂直設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于所述拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副均繞與Z軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副繞與Y軸平行的軸旋轉(zhuǎn)；所述顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副繞與X軸平行的軸旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述第一旋轉(zhuǎn)臂上設(shè)置配重裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述拉伸臂的前端設(shè)置配重裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述顯示屏的周邊設(shè)置距離傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其特征在于在所述顯示屏的周邊設(shè)置防碰撞的機(jī)械裝置。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大型六自由度顯示屏協(xié)同裝置，其包括等距離平行設(shè)置的三個(gè)相同的機(jī)械臂。單個(gè)機(jī)械臂中，垂直設(shè)置的立柱的上、下底面分別設(shè)有一繞Y軸旋轉(zhuǎn)的立柱旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副；拉伸臂的一端通過(guò)拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副設(shè)置于立柱的側(cè)面上；第一旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與拉伸臂的自由端配合連接；第二旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與第一旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；第三旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與第二旋轉(zhuǎn)臂的自由端配合連接；第三旋轉(zhuǎn)臂通過(guò)顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副與顯示屏配合連接。拉伸臂旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副彼此平行設(shè)置；第二旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副、第三旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副和顯示屏旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)副相互垂直設(shè)置。所述協(xié)同裝置可實(shí)現(xiàn)大屏幕的六自由度運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G09F9/33GK202454193SQ20122008863
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者王元, 賴建燕 申請(qǐng)人:萬(wàn)達(dá)商業(yè)規(guī)劃研究院有限公司