本發明屬于并聯機器人領域，特別涉及一種應用于定位、氣象、雷達等環境下能夠實現精確跟蹤的四自由度單平臺大轉角智能太陽追蹤器。

背景技術：

并聯機構通常由動平臺、靜平臺及兩平臺之間的若干支鏈組成，具有剛度大、速度快、精度高的優點，在工業機器人、運動模擬器、并聯機床等領域得到廣泛應用。近些年，國外已將陸續將部分機構構型應用于工業生產中（如:delta機構），而國內則較少，而且很少應用在生產生活中。

在運動模擬器、姿態調平、太陽能追蹤以及并聯機床等領域，通常需要實現大位移、大轉角，實現較大工作空間范圍內的運動。

國內太陽能發電普遍采用固定式太陽能電池安裝方式，盡管這種安裝方式結構簡單、成本較低，但是無法精確跟蹤太陽位置，光能轉換效率較低。現有研究中，也存在部分運動型太陽能機構，單軸或雙軸等多為串聯機構精度不高。其中雙軸的跟蹤精度相對較高，太陽板能達到的轉換效率相對較大，但遇到惡劣天氣難以保證裝置的安全性。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種具有兩個平動自由度和兩個轉動自由度的大轉角智能太陽追蹤器。

為實現上述發明目的，本發明采取的技術方案為：一種大轉角智能太陽追蹤器，包括動平臺和定平臺，所述動平臺和定平臺之間安裝有第一支鏈I、第二支鏈II、第三支鏈III、第四支鏈IV，所述第一支鏈I與所述第三支鏈III結構相同且對稱設置，所述第二支鏈II與所述第四支鏈IV結構相同且對稱設置；所述第一支鏈I包括第一連桿，所述第一連桿的上端通過球副與所述動平臺相連，所述第一連桿的下端與第一虎克鉸連接，所述第一虎克鉸通過第一連接塊與所述定平臺通過第一移動副連接；所述第二支鏈II包括第二連桿，所述第二連桿的上端通過第二虎克鉸與動平臺相連，所述第二連桿的下端與第二連接塊通過轉動副連接，所述第二連接塊與所述定平臺通過第二移動副連接。

上述方案中，所述第二支鏈II和所述第四支鏈IV中，所述轉動副的軸線與所述第二連接塊的移動方向垂直；所述第二虎克鉸兩條軸線互相垂直，所述第二虎克鉸上其中一條軸線與所述第二連接塊的移動方向平行。

上述方案中，所述定平臺由四個相同的鋼制底座構成，所述四個鋼制底座呈十字形排列，每個鋼制底座上安裝有滑臺模組，所述滑臺模組上安裝有移動導軌，所述第一連接塊和所述第二連接塊能夠在對應的移動導軌上移動。

上述方案中，所述滑臺模組上安裝有伺服電機，所述伺服電機為所述滑臺模組的移動提供動力源。

上述方案中，還包括控制系統，所述控制系統由單片機及外圍電路組成，并與天氣預報終端接口連接，構成物聯網平臺閉環太陽追蹤器。

上述方案中，四個鋼制底座放置在楔子形的支架的斜邊上。

上述方案中，所述支架的斜邊與水平面呈30度—60度的角度。

本發明的有益效果：第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈分別與動平臺、定平臺連接形成一個空間并聯閉環機構，通過四個輸入運動驅動動平臺運動，實現兩個平動自由度和兩個轉動自由度。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1為本發明實施例一結構示意圖。

圖2為本發明第一、三支鏈的結構示意圖。

圖3為本發明第二、四支鏈的結構示意圖。

圖4為本發明實施例二結構示意圖。

圖5為整個大轉角智能太陽追蹤器的工作流程示意圖。

圖中：Ⅰ.第一支鏈；Ⅱ.第二支鏈；Ⅲ.第三支鏈；Ⅳ.第四支鏈；1.動平臺；2.球副；3.第一連桿；4.第一虎克鉸；5.第一連接塊；6.第一移動副；7.定平臺；8.第二虎克鉸；9.第二連桿；10.轉動副；11.第二連接塊；12.第二移動副；13.滑臺模組；14.支架。

具體實施方式

本發明的一種轉角智能太陽追蹤器，結合附圖及實施例詳細說明如下：

本實施例提出的大轉角智能太陽追蹤器，使用并聯機構對太陽光進行跟蹤，在東西方向上和南北方向上與太陽方向保持一致；采取自上而下的控制動平臺（太陽能電池板）節約大量電能；該機構的旋轉角度約為-70°~70°。驅動副處使用蝸輪蝸桿機構，當有外力的時候（如風力）發生自鎖，防止動平臺移動；遙控鎖定裝置，保護設施。

實施例一：本發明的一種大轉角智能太陽追蹤器，如圖1所示，第一支鏈I和第三支鏈III結構相同；第二支鏈II和第四支鏈IV結構相同。具體說明如下：

如圖2、圖3所示，第一支鏈和第三支鏈均包括：球副2、第一連桿3、第一虎克鉸4、第一連接塊5、第一移動副6。第二支鏈和第四支鏈均包括：第二虎克鉸8、第二連桿9、轉動副10、第二連接塊11、第二移動副12。

如圖2所示，第一支鏈Ⅰ中，第一連桿3的上端部分通過球副2與動平臺1相連，第一連桿3的下端部分與虎克鉸4連接，第一虎克鉸4通過連接塊5與移動副6連接，移動副6與定平臺7上的滑臺模組連接。

如圖3所示，第二支鏈Ⅱ中，第二連桿9的上端部分通過第二虎克鉸8與動平臺1相連，第二連桿9的下端部分與轉動副10連接，轉動副10通過第二連接塊11與第二移動副12連接，第二移動副12與定平臺7上的滑臺模組連接。第二、四支鏈中，轉動副10的軸線與定平臺7滑臺模組13上中心滑塊的移動方向垂直；第二虎克鉸的兩條軸線互相垂直；其中的一條軸線與第二移動副軸線平行。

動平臺1選用10mm厚的鋁板，四條支鏈中的連桿均采用材質為碳纖維的碳纖維管，該型材具有密度小、強度高、抗拉性高等特點；而從動S副與動平臺鏈接處使用外斜30°的結構，可充分增大S副轉角運用。其中，球鉸鏈、萬向節選擇標準件，而轉動鉸鏈可采用徑向軸承實現。

當并聯機構應用于大轉角追蹤太陽時，控制模塊捕捉太陽信息并發出指令，電機收到指令進行工作，驅動滾珠絲杠，采用伺服電機為驅動方式,需要接收太陽光的工作室安裝在動平臺上。以第一支鏈為例，伺服電機驅動滾珠絲杠實現移動副的左右移動。

當太陽從東向西時，控制模塊捕捉到天空中太陽的信息，第一支鏈的移動副略高速向右移動，第三支鏈的移動副略低速向右移動，此時機構動平臺實現X軸的轉動和Y軸方向的伴隨移動。（設第二、四支鏈的第二滑臺模組的連線為X軸，第一、三支鏈的第一滑臺模組的連線為Y軸），這時第一、三兩個伺服電機按控制驅動移動副前后進行工作，同時，分別調整第一、三支鏈移動副的速度，可以在東、西方向準確跟蹤太陽。

當太陽偏南或偏北時,第二、四支鏈的移動副前后移動，此時機構動平臺實現Y軸的轉動和X軸的伴隨移動，這時第二、四兩個伺服電機按控制驅動移動副前后進行工作，此刻機構實現Y軸的轉動，實現了南、北方向調整轉角；同時，分別調整第二、四支鏈移動副的速度，可以在南、北方向準確跟蹤太陽。

應用控制模塊中的傳感器捕捉天空太陽的角度信息并將信息發送給單片機，單片機根據這些信息計算出太陽的精確方位，給出并聯機構動平臺（太陽能電池板）的位姿，代入并聯運動裝備反解方程計算出驅動副的位置。然后單片機驅動并聯機構的四個伺服電機控制運動副運動到相應的位置，使光照始終與太陽能電池板保持垂直,進而最大化的接收太陽能。應用現代物聯網技術，實時與天氣預報連接，在未來可發生惡劣天氣時，主機可對所有追蹤裝置遙控關閉，進入鎖定狀態保護裝置。

實施例二：本實施例的一種大轉角智能太陽追蹤器的機構如圖4所示，與實施例一類似，同樣包括結構相同的第一支鏈Ⅰ、第二支鏈Ⅱ、第三支鏈Ⅲ、第四支鏈Ⅳ與動平臺1以及定平臺7。本實施例與實施例一不同的是：所述的四個滑臺模組13放置在斜邊與水平面呈30度—60度的楔子形支架14的斜邊上。該實施方案適用于要求更大轉角、工作空間的場合。實施例二在與實施例一在受同樣載荷時，受力變化得到明顯改善，在受力方面優于實施例一，適用于對轉角、工作空間、受力要求更高的情況。

以上對本發明的描述僅僅是示意性的，而不是限制性的，所以，本發明的實施方式不局限于上述的具體實施方式。如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護范圍的情況下，做出其他變化或變型，均屬于本發明的保護范圍。