CN109253839A - 一种自动平衡工作台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动平衡工作台,其包括:工作平台板、上平台板、底板、中间固定模块、直线运动模块、驱动模块、万向节及传感器;工作平台板安装在上平台板的上方;底板设置于上平台板的下方;中间固定模块设置于上平台板与底板之间;直线运动模块设置于上平台板与底板之间;驱动模块用于驱动直线运动模块进行运动;万向节包括九个,一个设置在中间固定模块与上平台板之间;四个万向节设置在直线运动模块与上平台板之间;四个万向节设置在直线运动模块与底板之间;传感器设置于上平台板的下方,用于检测上平台板的XY二自由度水平角度。本发明的自动平衡工作台,能自动检测倾斜并自动调整工作台面水平,同时还能保持台面的高度不变。

Description

一种自动平衡工作台
技术领域
本发明涉及平衡技术领域,特别涉及一种自动平衡工作台。
背景技术
近年来,自动平衡工作台已经成为各行各业人们研究的热点之一。例如双轮自动平衡车,已经应用日益广泛。但这种平衡车在断电时有倾覆的危险,因此不适于复杂环境下的应用要求。邓君等进行了基于复杂路面的全向自平衡担架车研制(现代制造技术与装备,2010(4):17-19),但该方案仅采用2台步进电机,通过减速器进行平台的平衡,因此具有负载能力小,响应速度慢的缺点。米洁等进行了医用自动平衡床设计及动态特性分析(机械设计与制造,2013(1):220-223),设计的医用自动平衡床采用三个电动推杆实现调节,能够实现在坡路上行驶时床面自动调整平衡的功能。虽然该方案采用了3台电机,提高了***的负载能力,但对于大负载场合,三个推杆支撑的工作台面的受力仍然存在不均衡的情况;并且该方案比较难于控制工作台面的高度不变。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题,提出一种自动平衡工作台,能够自动检测倾斜并自动调整工作台面水平,同时还能保持台面的高度不变;并且结构简单、成本较低,能满足船舶、车辆等发生倾斜时的稳定性及安全性要求。
为解决上述技术问题,本发明是通过如下技术方案实现的:
本发明提供一种自动平衡工作台,其包括:工作平台板、上平台板、底板、中间固定模块、直线运动模块、驱动器、万向节以及传感器;
所述工作平台板安装在所述上平台板的上方;
所述底板设置于所述上平台板的下方;
所述中间固定模块设置于所述上平台板与所述底板之间,所述中间固定模块的下端与所述底板垂直连接;
所述直线运动模块包括四个,分别设置于所述上平台板与所述底板之间;
所述驱动器用于驱动所述直线运动模块进行运动;
所述万向节包括九个,其中一个所述万向节设置在所述中间固定模块与所述上平台板之间;还有四个所述万向节分别设置在四个所述直线运动模块与所述上平台板之间,该四个所述万向节的中心连线组成第一正方形;另外四个所述万向节分别设置在四个所述直线运动模块与所述底板之间,该四个所述万向节的中心连线组成第二正方形;所述第一正方形以及所述第二正方形的中心点和所述中间固定模块的中心点重合;
所述传感器设置于所述上平台板的下方,所述传感器用于检测所述上平台板的XY二自由度水平角度,所述传感器的X自由度敏感轴与Y自由度敏感轴相互垂直,所述传感器的X自由度敏感轴与所述第一正方形的一条对角线平行,所述传感器的Y自由度敏感轴与所述第一正方形的另一条对角线平行;
当所述传感器的X自由度敏感轴检测到的水平角度发生变化时,所述驱动器用于驱动与所述X自由度敏感轴平行的所述第一正方形的对角线两端的所述万向节所对应的所述直线运动模块进行运动,以调整所述上平台板实现水平;当所述传感器的Y自由度敏感轴检测到的水平角度发生变化时,所述驱动器用于驱动与所述Y自由度敏感轴平行的所述第一正方形的对角线两端的所述万向节所对应的所述直线运动模块进行运动,以调整所述上平台板实现水平。
较佳地,所述直线运动模块包括:电机、传动装置、电缸、活塞以及法兰;其中,
所述驱动器与所述电机相连,所述驱动器用于驱动所述电机进行运动;
所述电机通过所述传动装置与所述电缸内的所述活塞相连,所述电机用于通过所述传动装置实现所述电缸内的所述活塞的伸缩运动;
所述电缸与组成第二正方形的所述万向节相连;
所述活塞的顶部与所述法兰相连,所述法兰与组成第一正方形的所述万向节相连,进而与所述上平台板相连。
较佳地,还包括:脚轮,所述脚轮设置于所述底板的下方。
较佳地,所述第二正方形的边长大于所述第一正方形的边长。
较佳地,还包括:缓冲器,所述缓冲器设置于所述工作平台板与所述上平台板之间。
较佳地,所述缓冲器包括多个,多个所述缓冲器均匀分布于所述工作平台板与所述上平台板之间。
较佳地,所述驱动器包括四个,每个所述驱动器对应一个所述直线运动模块。
较佳地,所述工作平台板的角度调节范围为±20度。
相较于现有技术,本发明具有以下优点:
(1)本发明的自动平衡工作台,采用了4个直线运动模块进行水平平衡调节,采用了1个中间固定模块进行固定支撑,大大提高了***的稳定性,并可保证平台的高度不变;
(2)本发明的自动平衡工作台,中间采用了中间固定模块进行固定支撑,且该固定模块的顶端通过万向节与上平台板相连,起到了一个中间质量支承点的作用,大大提高了工作台的承载能力,当工作平台板的长为2米,宽为1米时,工作平台板的表面上距离中间固定模块的最远端的角可承受100kg以上的压力;
(3)本发明的自动平衡工作台,结构合理、简单,加工、安装、拆卸及维护均十分方便;
(4)本发明的自动平衡工作台,实用性强,可满足船舶、车辆等平衡工作台的水平调节精确性、灵活性及安全性的要求;
(5)本发明的自动平衡工作台,下方四个万向节组成的第二正方形的边长大于上方四个万向节组成的第一正方形的边长,使得工作平台板倾斜时,***的重心偏下,稳定性好;
(6)本发明的自动平衡工作台,工作平台板的角度调节范围大,可达到±20度。
当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明:
图1为本发明一实施例的自动平衡工作台的结构侧视图;
图2为本发明一实施例的自动平衡工作台的结构仰视图;
图3为本发明一实施例的自动平衡工作台的上平台板从下向上正视图;
图4为本发明一实施例的自动平衡工作台的底板从上向下正视图。
标号说明:1为底板,2-5为第一-第四脚轮,6-9为第一-第四驱动器,10-13为第六-第九万向节,14-17为第一-第四电机,18-21为第一-第四传动装置,22-25为第一-第四电缸,26-29分别为第一-第四活塞,30为中间固定模块,31为外壳,32为风琴罩,33-36为第一-第四法兰,37-40为第一-第四万向节,41为第五万向节,42-45为第一-第四缓冲器,46为上平台板,47为工作平台板,48为传感器。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
结合图1-图4,对本发明的自动平衡工作台的实施例进行详细描述。
如图1所示,为动平衡工作台一实施例的侧视图,如图2所示为其仰视图,其包括:工作平台板47、上平台板46、底板1、中间固定模块30、直线运动模块、驱动器、万向节以及传感器48。其中,工作平台板47安装在上平台板46的上方;底板1设置于上平台板46的下方;中间固定模块30设置于上平台板46与底板1之间,中间固定模块30的下端与底板1垂直连接;直线运动模块包括四个,分别设置于上平台板46与底板1之间;驱动器用于驱动直线运动模块进行运动;万向节包括九个,第一-第四万向节37-40分别设置在四个直线运动模块与上平台板46之间,该四个万向节的中心连线组成第一正方形,如图3所示;第五万向节41设置在中间固定模块41与上平台板46之间;第六-第九万向节分别设置在四个直线运动模块与底板1之间,该四个万向节的中心连线组成第二正方形,如图4所示;第一正方形以及第二正方形的中心点和中间固定模块30的中心点重合;传感器48设置于上平台板46的下方,传感器48用于检测上平台板46的XY二自由度水平角度,传感器的X自由度敏感轴与Y自由度敏感轴相互垂直,且传感器的X自由度敏感轴与第一正方形的一条对角线平行,传感器的Y自由度敏感轴与第一正方形的另一条对角线平行,如图3所示。
上述实施例中,当传感器的X自由度敏感轴检测到的水平角度发生变化时,所述驱动器用于驱动与所述X自由度敏感轴平行的所述第一正方形的对角线两端的所述万向节所对应的直线运动模块进行运动,从而以中间固定模块30为支点,调整上平台板46实现水平;当传感器的Y自由度敏感轴检测到的水平角度发生变化时,驱动器用于驱动与Y自由度敏感轴平行的第一正方形的对角线两端的万向节所对应的直线运动模块进行运动,从而以中间固定模块30为支点,调整上平台板46实现水平。可见,本实施例中由于传感器48的两自由度姿态敏感轴XY采用与第一正方形的对角线的平行安装方式,大大简化了上平台板46的姿态调节控制。
具体地,在一优选的实施例中,直线运动模块包括:电机、传动装置、电缸、活塞以及法兰,都包括四个,分别为:第一-第四电机14-17,第一-第四传动装置18-21,第一-第四电缸22-25,第一-第四活塞26-29,第一-第四法兰33-36。其中,驱动器与电机相连,用于驱动电机进行运动;电机通过传动装置与电缸内的活塞相连,电机用于通过传动装置实现电缸内的活塞的伸缩运动;电缸与底部的万向节(即组成第二正方形的万向节)相连;活塞的顶部与法兰相连,法兰与顶部的万向节(即组成第一正方形的万向节)相连,进而与上平台板相连。
不同实施例中,直线运动模块还可采用其他的方式来实现,如:直线丝杆滑块结构,齿轮齿条结构等。
图中所示的优选实施例中,为了降低重心,提高稳定性,第二正方形的边长大于第一正方形的边长。
图中所示的优选实施例中,底板1的下方还设置有脚轮,脚轮包括四个:分别为第一-第四脚轮2-5。
图中所示的优选实施例中,为了实现更好地控制,驱动器也包括四个,第一-第四驱动器6-9,每个驱动器对应一个直线运动模块。
图中所示的优选实施例中,为了对工作平台板起到更好的缓冲减震的作用,还设置有缓冲器,本实施例中,缓冲器包括四个,第一-第四缓冲器42-45,缓冲器42-45的顶部与工作平台板47相连,底部与上平台板46相连。当有震动从底板1向上平台板46传递时,缓冲器对工作平台板47有缓冲减振的作用。
图中所示的优选实施例中,为了防尘,还设置有外壳31和风琴罩32,外壳31安装于底板1的上面,距离底板3/4处,风琴罩32安装于上平台板46下面约1/4处。外壳31和风琴罩32相连。较佳实施例中,外壳31采用薄钢板材料;风琴罩32采用软橡胶材料,便于折叠。
较佳实施例中,中间固定模块为立柱,立柱能够更好地起到中间质量支承点的作用,大大提高了工作台的承载能力。上述实施例中,调节角度范围达到了±20度;工作平台板47的长度可达2米,宽1米,当工作平台板的长为2米,宽为1米时,工作平台板的表面上距离中间固定模块的最远端的角可承受100kg以上的压力,承载能力强。
此处公开的仅为本发明的优选实施例,本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化,均应落在本发明所保护的范围内。

Claims (8)

1.一种自动平衡工作台,其特征在于,包括:工作平台板、上平台板、底板、中间固定模块、直线运动模块、驱动器、万向节以及传感器;
所述工作平台板安装在所述上平台板的上方;
所述底板设置于所述上平台板的下方;
所述中间固定模块设置于所述上平台板与所述底板之间,所述中间固定模块的下端与所述底板垂直连接;
所述直线运动模块包括四个,分别设置于所述上平台板与所述底板之间;
所述驱动器用于驱动所述直线运动模块进行运动;
所述万向节包括九个,其中一个所述万向节设置在所述中间固定模块与所述上平台板之间;还有四个所述万向节分别设置在四个所述直线运动模块与所述上平台板之间,该四个所述万向节的中心连线组成第一正方形;另外四个所述万向节分别设置在四个所述直线运动模块与所述底板之间,该四个所述万向节的中心连线组成第二正方形;所述第一正方形以及所述第二正方形的中心点和所述中间固定模块的中心点重合;
所述传感器设置于所述上平台板的下方,所述传感器用于检测所述上平台板的XY二自由度水平角度,所述传感器的X自由度敏感轴与Y自由度敏感轴相互垂直,所述传感器的X自由度敏感轴与所述第一正方形的一条对角线平行,所述传感器的Y自由度敏感轴与所述第一正方形的另一条对角线平行;
当所述传感器的X自由度敏感轴检测到的水平角度发生变化时,所述驱动器用于驱动与所述X自由度敏感轴平行的所述第一正方形的对角线两端的所述万向节所对应的所述直线运动模块进行运动,以调整所述上平台板实现水平;当所述传感器的Y自由度敏感轴检测到的水平角度发生变化时,所述驱动器用于驱动与所述Y自由度敏感轴平行的所述第一正方形的对角线两端的所述万向节所对应的所述直线运动模块进行运动,以调整所述上平台板实现水平。
2.根据权利要求1所述的自动平衡工作台,其特征在于,所述直线运动模块包括:电机、传动装置、电缸、活塞以及法兰;其中,
所述驱动器与所述电机相连,所述驱动器用于驱动所述电机进行运动;
所述电机通过所述传动装置与所述电缸内的所述活塞相连,所述电机用于通过所述传动装置实现所述电缸内的所述活塞的伸缩运动;
所述电缸与组成第二正方形的所述万向节相连;
所述活塞的顶部与所述法兰相连,所述法兰与组成第一正方形的所述万向节相连,进而与所述上平台板相连。
3.根据权利要求1所述的自动平衡工作台,其特征在于,还包括:脚轮,所述脚轮设置于所述底板的下方。
4.根据权利要求1所述的自动平衡工作台,其特征在于,所述第二正方形的边长大于所述第一正方形的边长。
5.根据权利要求1所述的自动平衡工作台,其特征在于,还包括:缓冲器,所述缓冲器设置于所述工作平台板与所述上平台板之间。
6.根据权利要求5所述的自动平衡工作台,其特征在于,所述缓冲器包括多个,多个所述缓冲器均匀分布于所述工作平台板与所述上平台板之间。
7.根据权利要求1所述的自动平衡工作台,其特征在于,所述驱动器包括四个,每个所述驱动器对应一个所述直线运动模块。
8.根据权利要求1至7任一项所述的自动平衡工作台,其特征在于,所述工作平台板的角度调节范围为±20度。
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