一種自動(dòng)保持水平的平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)保持水平的平臺(tái)，適用于在江河湖海中航行的船舶中獲得一方始終保持水平的工作平臺(tái)。平臺(tái)設(shè)三條腿，它們成等邊三角形布置，將其中一腿設(shè)為固定長(zhǎng)度，其余兩腿制成通過步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)而長(zhǎng)度可改變的結(jié)構(gòu)，以達(dá)到調(diào)整平臺(tái)水平的目的。一個(gè)雙軸傾角傳感器安裝于平臺(tái)的背面，作為平臺(tái)水平度的檢測(cè)和發(fā)送信號(hào)的元件，當(dāng)平臺(tái)偏離水平位置時(shí)，傳感器X、Y軸方向上的采樣電壓值發(fā)生變化，經(jīng)控制、放大電路轉(zhuǎn)換后，由單片機(jī)控制兩條支撐腿上的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，使它們的長(zhǎng)度分別發(fā)生變化而使平臺(tái)迅速調(diào)整到水平。
【專利說明】一種自動(dòng)保持水平的平臺(tái)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)保持水平的平臺(tái)，適用于在傾斜顛簸的船艙中獲得一方始終保持水平狀態(tài)的工作平面。
【背景技術(shù)】
[0002]在江河湖海中航行的船舶，船身會(huì)隨風(fēng)浪搖擺顛簸，船艙中的精密儀器很容易失靈，人員會(huì)暈船和嘔吐。例如，水質(zhì)監(jiān)測(cè)的公務(wù)船，船載的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、分析儀器、設(shè)備很多都有保持水平的要求；在醫(yī)療船上，為改善病人的舒適度，提高康復(fù)效率，也需要病床不隨船體搖擺而始終保持水平。本實(shí)用新型就是在這種需求背景下而提出的一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠的解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:根據(jù)三點(diǎn)確定一個(gè)平面的幾何定律，將平臺(tái)設(shè)計(jì)成三條等長(zhǎng)腿成等邊三角形布置的形式，其中一條腿為定長(zhǎng)，另外兩條腿長(zhǎng)度可伸縮，目的在地面傾斜時(shí)，通過兩條腿的伸縮，能迅速將平臺(tái)的三個(gè)支撐點(diǎn)調(diào)成等高，以保持平臺(tái)的水平。平臺(tái)傾斜的檢測(cè)及信號(hào)輸出由固定于平臺(tái)面的雙軸傾角傳感器完成，并設(shè)定平臺(tái)精確水平時(shí)的輸出信號(hào)為零。
[0004]兩腿的伸縮原理為:腿由上下兩根旋向相反的螺桿和中間一根中空的管型元件且兩端分別加工有左旋和右旋內(nèi)螺紋的連桿組成，當(dāng)上下螺桿與中間連桿的內(nèi)外螺紋旋合時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)中間連桿，就會(huì)使兩端的螺桿產(chǎn)生軸向相向的直線運(yùn)動(dòng)(作為桌腿的螺桿不跟轉(zhuǎn))，使支撐腿伸長(zhǎng)或縮短。采用兩根旋向相反的螺桿，可實(shí)現(xiàn)支撐腿雙向伸縮，提高其長(zhǎng)度變化的速率，也即提高了系統(tǒng)響應(yīng)的速度。中間連桿的轉(zhuǎn)動(dòng)，是由步進(jìn)電機(jī)(或伺服電機(jī))通過蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的，其蝸輪與連桿外周相固定。蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)既可以使電機(jī)減速，也可以使連桿獲得足夠的扭矩。當(dāng)平臺(tái)傾斜時(shí)，傾角傳感器采樣的電壓值發(fā)生變化，經(jīng)控制、放大電路轉(zhuǎn)換后，分別由單片機(jī)控制各自支撐腿上的步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，迅速使平臺(tái)恢復(fù)平衡。
[0005]兩根可伸縮的支撐腿之間連著一跟空套的連桿，其上固定兩腿的步進(jìn)電機(jī)，這樣可使電機(jī)在帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，不發(fā)生跟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果是:只要改變兩腿的長(zhǎng)短，就可以使平臺(tái)始終保持水平，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便適用，在我們的日常生活、工業(yè)生產(chǎn)和更高領(lǐng)域中有較好的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0008]圖2是本實(shí)用新型的平面布置圖
[0009]圖中:1.平臺(tái)，2.雙軸傾角傳感器，3.B腿上的螺桿，4.B腿上的雙旋向內(nèi)螺紋桿，
5.蝸輪，6.蝸桿，7.B、C腿連桿，8，A腿，9.C腿。
[0010]圖3是本實(shí)用新型的閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)示意圖【具體實(shí)施方式】
[0011]如圖1、2所示，本實(shí)用新型的平臺(tái)面I (假定平面為圓形)下面有三條成等邊三角形布局的支撐腿A、B、C，A腿的長(zhǎng)度是固定的，B、C兩腿的長(zhǎng)度可伸縮。將系統(tǒng)選用的小體積低成本高精度的雙軸傾角傳感器安裝到平臺(tái)背面的D (AB的中點(diǎn))點(diǎn)這一特定位置，X、Y的方向如圖2所示。圖中看出，傳感器Y軸在AB連線上，它反映的是AB連線的傾斜程度。X軸在⑶連線上，它反映C點(diǎn)相對(duì)于AB連線的傾斜程度。
[0012]最初的狀態(tài)下，平臺(tái)面I處于水平位置，Α、B、C三腿等高，系統(tǒng)的控制輸入信號(hào)為零。若發(fā)生B點(diǎn)降低的情況，平臺(tái)歪斜，此時(shí)，傾角傳感器Y軸方向上的采樣的電壓值發(fā)生變化，控制器接收到傾角傳感器的信號(hào)并加以辨認(rèn)，通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)正向(或反向)旋轉(zhuǎn)，假定電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)B腿伸長(zhǎng)，也即蝸桿6正向旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)蝸輪5轉(zhuǎn)動(dòng)，與其固定的連桿4的內(nèi)螺紋成為旋轉(zhuǎn)主動(dòng)件，它將使不能作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩端螺桿向外移動(dòng)，支撐腿伸長(zhǎng)，B點(diǎn)升高，進(jìn)而將平臺(tái)調(diào)整到水平。這一過程中，由于B點(diǎn)降低也導(dǎo)致D點(diǎn)降低，從而DC連線發(fā)生傾斜，相同的原理，C腿上的步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)C腿上的渦輪蝸桿運(yùn)動(dòng)，使C點(diǎn)發(fā)生先降，并隨B點(diǎn)的升高而升高的連鎖響應(yīng)，最終平臺(tái)恢復(fù)水平。若AB保持水平而C點(diǎn)降低，此時(shí)，相當(dāng)于CD繞著AB軸轉(zhuǎn)了一個(gè)角度，傾角傳感器X軸方向上的采樣電壓值發(fā)生變化，控制器接收到傾角傳感器的信號(hào)并加以辨認(rèn)，通過單片機(jī)控制C腿上的步進(jìn)電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)C腿伸長(zhǎng)，平臺(tái)隨之恢復(fù)水平；反之，若C點(diǎn)升高，其腿上的步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，使腿縮短，直至平臺(tái)恢復(fù)水平。一般情況下，X方向和Y方向都會(huì)有傾角，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)兩個(gè)方向的傾角大小，自動(dòng)調(diào)整B、C兩腿的長(zhǎng)度，使平臺(tái)維持水平狀態(tài)。
[0013]圖3中所表示的控制方式是建立在閉環(huán)傳遞函數(shù)基礎(chǔ)上的。從圖中可以看看出，平臺(tái)系統(tǒng)是一個(gè)在自身傾斜位置信號(hào)控制下的“自控制”系統(tǒng)，也就是說，系統(tǒng)的控制輸入信號(hào)為零，控制信號(hào)完全由反饋信號(hào)來提供。在單片機(jī)控制下，保持X和Y方向的傾角為零。
[0014]由上描述可以看出，本實(shí)用新型的自動(dòng)保持水平的平臺(tái)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便適用等優(yōu)點(diǎn)，其能夠在搖擺顛簸的環(huán)境中，獲得一塊不隨地面變化的水平平臺(tái)。
[0015]以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)圖1、圖2所示的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0016]需要說明的是，在上述【具體實(shí)施方式】中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本實(shí)用新型對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。
[0017]此外，本實(shí)用新型的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本實(shí)用新型的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型所公開的內(nèi)容。
【權(quán)利要求】
1.一種自動(dòng)保持水平的平臺(tái)，其特征在于:平臺(tái)由按等邊三角形布置的三條支撐腿支撐，分別稱為A、B和C腿，其中A腿長(zhǎng)度固定，B、C兩腿長(zhǎng)度可以在電機(jī)帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)伸縮，以保持平臺(tái)的水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)保持水平的平臺(tái)，其特征在于:一個(gè)雙軸傾角傳感器安裝于平臺(tái)的背面，作為平臺(tái)水平度的檢測(cè)和發(fā)送信號(hào)的元件，傳感器位置放在A、B連線的中點(diǎn)，且Y軸方向沿著AB方向，X軸方向正好指向C點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動(dòng)保持水平的平臺(tái)，其特征在于:B、C腿由上下兩根旋向相反的螺桿和一根中空的管型元件且兩端分別加工有左旋和右旋內(nèi)螺紋的連桿組成，這個(gè)管型連桿外面固聯(lián)著蝸輪，調(diào)整腿長(zhǎng)是由步進(jìn)電機(jī)(或伺服電機(jī))驅(qū)動(dòng)蝸桿，帶動(dòng)蝸輪及管型連桿轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使兩端的螺桿產(chǎn)生軸向相向的直線運(yùn)動(dòng)，使支撐腿伸長(zhǎng)或縮短，保持平臺(tái)的水平。
【文檔編號(hào)】F16M11/26GK203718323SQ201420041029
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】王躍進(jìn), 俞建峰 申請(qǐng)人:江南大學(xué)