专利名称：六自由度并联机构天线座的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于六自由度并联机构天线座。用于航天遥感、卫星"三遥" 技术(遥感、遥测、遥控技术)和卫星通信的天线结构系统中。采用六自由度并联机 构天线座结构的天线结构系统与伺服控制系统、馈源馈线系统(简称天、伺、馈) 组成天线系统，实现遥感、遥测和遥控信息获取和指令，实现卫星通信信息传递和处 理。尤其是能够获取卫星、运载火箭等飞行器有效空域的遥测信号和数据，实现无过 顶"盲区"的连续跟踪天线系统，圆满解决天线半球工作空域任意姿态连续跟踪。本 实用新型技术方案属于机电一体化技术领域。
背景技术：
天线座一般有天线座支撑结构、驱动轴系及传动装置、馈线和线缆缠绕装置、数 据检测传递装置和安全保护装置组成。
目前，世界上公知的航天遥感、卫星"三遥"技术(遥感、遥测、遥控技术)所采 用经典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天线，俯仰-方位型天线在天线天顶位置存在着一 个无法"过顶"连续跟踪的"盲锥"区域，盲锥区域的大小(即盲锥的锥顶角)取决于天 线与飞行器的距离和飞行器水平飞行速度。对低轨遥感天线至今尚未圆满解决"过顶" 连续跟踪的问题。先引入一个天线跟踪"盲锥区"的概念，经典的俯仰-方位型天线座
在跟踪目标时，天线方位角速度P=V/ (R*COSS)(式中V为目标飞行的水平速度； R为天线到目标的直线距离；S为天线仰角；P为天线方位角速度)，当目标从天线天
顶附近通过时，仰角￡~>90°， coss—0， (3~>oo。但电机驱动功率是有限的，天线转动
的角速度也是有限的，在一定的驱动功率下，天线只能跟踪某一仰角以下的目标，在 俯仰-方位型天线天顶附近存在无法连续跟踪的"盲锥区"。
目前，工程实际中俯仰-方位型(EL-AZ型)天线在天线天顶位置存在着一个无法"过 顶"连续跟踪的"盲锥"区域，无法采用经典的俯仰-方位型天线实现在天线天顶位置 "过顶"连续跟踪。只能选择避开卫星运行轨道经过天线天顶的地方建造卫星地面站天 线。
传统经典的遥感遥测低轨卫星天线设计一般采用俯仰-方位型(EL-AZ型)天线 座，其存在过顶"盲锥区"，俯仰-方位型天线无法在卫星过顶"盲锥区"空域连续跟踪卫 星，实现信号不间断连续工作的需求。 发明内容
本实用新型的目的在于已有技术存在的问题提供一种六自由度并联机构天线座， 实现无过顶"盲区"的连续跟踪天线系统，圆满解决天线半球工作空域任意姿态连续 跟踪，实现卫星信号和数据不间断连续工作的需求。由于求解并联机构的运动方程反 解便捷容易，易于实现伺服控制。
为了达到上述目的，本实用新型的构思是利用并联机构具有刚度大、精度高、 速度快、承载能力大、结构简单、重量轻和控制便捷等独特优点，而且并联机构的运 动方程反解求解便捷容易，易于实现伺服控制。应用于遥感遥测低轨卫星天线的设计，
充分发挥了并联机构的特点。采用空间六自由度并联机构(Stewart平台机构)作为 天线座架，采用空间六套直线伸縮驱动装置联结上、下两个平台，通过球铰或万向铰
(虎克铰)联结构成Stewart平台机构，实现六自由度并联机构天线座架。上平台通 过法兰接口与各种形式的天线反射体联结，下平台与地基固定，也可以与其他载体
(如车辆、舰船和飞行器等骨架)联结构成机动天线系统。通过对空间六自由度并 联机构(Stewart平台机构)的空间机构分析、综合和理论推导，合理选取六套直线 驱动装置的杆长、伸縮长度和空间角度，解决大范围转动角度运动位置无奇异位问题， 实现航天遥感、遥感遥测天线半球空域连续跟踪天线结构系统。该实用新型与相应的 馈源系统和伺服控制系统构成的天线系统，实现卫星、运载火箭等飞行器有效空域的 遥测信号和数据，圆满解决过顶跟踪"盲区"问题，实现"过顶"连续跟踪的天线系统。 根据上述实用新型构思，本实用新型采用下述技术方案
一种六自由度并联机构天线座，包括一个上平台和一个下平台，其特征在于由六 个伺服电机分别驱动六个直线伸縮驱动装置，该六个直线伸縮驱动装置的上端与一块 上平台铰连，而下端与一块下平台铰连，构成六自由度并联机构天线座。
上述的六个直线伸縮驱动装置的每相邻两个上端通过球铰或万向铰与所述上平 台下底面的一个凸块铰连，而每相邻两个下端通过球铰或万向铰与所述与一块下平台 上表面的一个凸块铰连。或者所述六个直线伸縮驱动装置(4)的每相邻两个上端通 过球铰或万向铰与所述上平台G)下底面的两个凸块铰连，而每相邻两个下端通过 球铰或万向铰与所述与一块下平台(6)上表面的两个凸块铰连，上、下平台上的凸 块相隔一定距离。
上述的上、下两个平台均为三角形或者六边形，上、下两三角形位置相差60°， 且相互平行安装。
上述的上平台与天线反射体固定连接，所述下平台与地基机架或天线载体机架连接。
本实用新型的有益效果是可以圆满地解决经典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天 线在天线过天顶"盲锥区"空域连续跟踪卫星问题，实现航天遥感、卫星遥感遥测信号 和卫星通信信号和信息不间断连续工作的需求。而且同样口径、技术指标的天线，本 实用新型天线结构系统的重量明显低于经典的俯仰-方位型(EL-AZ型)天线重量， 尤其在大口径天线时更加明显，仅为俯仰-方位型(EL-AZ型)天线重量的70%—50%， 大大节省了生产成本。
图1:是本实用新型的六自由度并联机构天线座与天线反射体的联结结构示意图。
图2:是图1所示天线结构系统的天线水平指平姿态示意图
图3:是本实用新型的六自由度并联机构天线座的结构示意图。
图4:是图3的俯视图。
图5:是图3的仰视图。
具体实施方式
本实用新型的一个优选实施例结合附图说明如下在图1示出六自由度并联机构 天线座2与天线反射体1在天线结构系统中的联结关系。
参见图2示出六自由度并联机构天线座2与天线反射体1组成天线结构系统在天
线水平指平姿态。
参见图3、图4和图5，本六自由度并联机构天线座2由上平台3、六套直线伸 縮驱动装置4及其伺服电机5、下平台6和地基机架7组成。伺服控制系统根据跟踪 要求指令伺服电机5驱动空间六套直线伸縮装置4，以驱动上平台3实现天线系统指 向所需跟踪的卫星或飞行器，由馈源系统实现信号、信息交换或接收。
参见图1和图2，本六自由度并联机构天线座2通过上平台3与天线反射体1联 结固定，可以通过定位结构加紧固件联结，也可以用焊接方式联结。
上述的直线伸缩驱动装置4及其伺服电机5可以是螺旋传动(如螺杆螺母传动 机构)，其螺母由伺服电机直接驱动或者通过传动装置驱动其旋转，从而使螺杆直线 移动；也可以是伺服电机直接驱动或者通过传动装置驱动一个油泵提供动力油，由动 力油驱动油缸使活塞杆作直线移动。
权利要求1、一种六自由度并联机构天线座，包括一个上平台和一个下平台，其特征在于由六 个伺服电机(5)分别驱动六个直线伸缩驱动装置(4)，该六个直线伸缩驱动装置(4)的上端与所述的上平台(3)铰连，而下端与所述的下平台(6)铰连，构成 六自由度并联机构天线座。
2、 根据权利要求1所述的六自由度并联机构天线座，其特征在于所述六个直线伸縮 驱动装置(4)的每相邻两个上端通过球铰或万向铰与所述上平台(3)下底面的 一个凸块铰连，而每相邻两个下端通过球铰或万向铰与所述与一块下平台(6)上 表面的一个凸块铰连；或者所述六个直线伸縮驱动装置(4)的每相邻两个上端通 过球铰或万向铰与所述上平台(3)下底面的两个凸块铰连，而每相邻两个下端通 过球铰或万向铰与所述与一块下平台(6)上表面的两个凸块铰连，上、下平台上 的凸块相隔一定距离。
3、 根据权利要求l所述的六自由度并联机构天线座，其特征在于所述上、下两个平 台(3、 6)均为三角形或者六边形，上、下两三角形位置相差60。，且相互平行安 装。
4、 根据权利要求l所述的六自由度并联机构天线座，其特征在于所述上平台(3)与 天线反射体(1)固定连接，所述下平台(6)与地基机架(7)或天线载体机架连 接。
专利摘要本实用新型涉及一种六自由度并联机构天线座。它由上、下两个平台，通过六个伺服电机分别驱动六个直线伸缩驱动装置依次联结，该六个直线伸缩驱动装置的上端与一块上平台铰连，而下端与一块下平台铰连，构成六自由度并联机构。本实用新型能圆满解决获取卫星、运载火箭等飞行器的遥感遥测信号和数据，提供天线安装平台使天线实现“过顶”空域连续跟踪，达到半球工作空域。
文档编号H01Q3/02GK201194250SQ20082005753
公开日2009年2月11日 申请日期2008年4月21日 优先权日2008年4月21日
发明者亮 刘, 杨明德, 龙 沈, 龚振邦 申请人:上海大学;上海创投机电工程有限公司