[發明專利]六自由度并聯解耦機構

有效

• 申請號: 201010563130.8
• 申請日: 2010-11-29
• 公開（公告）號: CN102109327A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 謝志江;劉小波;孫小勇;宋代平;梁冰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01B11/03
• 分類號: G01B11/03;G01B11/26
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 余錦曦

技術領域

本發明屬于空間位移測試技術領域，具體地說，涉及一種對物體空間運動進行六自由度解耦的六自由度并聯解耦機構。

背景技術

在工業生產過程中，對物體空間運動的測量要求越來越高，如高精度工業制造中機床微動測量、遠程發射或彈射裝置中，發射架發射期間的微動測量等，而影響測量的一個重要因素就是物體在空間的微動有時候是六個自由度，也就是物體沿X軸移動、沿X軸轉動、沿Y軸移動、沿Y軸轉動、沿Z軸移動、沿Z軸轉動。當機床推動工件運動后，機床中相關部件受到工件的反作用力，發生六個自由度細微運動。同理，當彈射物噴射出發射架或彈射筒的同時，彈射物的反作用力也會造成發射架或彈射筒產生細微運動。只有測得這些細微運動以后，才能對機床、發射架或彈射筒等進行準確的糾偏復原。

現有技術的缺點是：還沒有一種技術能夠測量空間任意物品在這六個自由度的細微運動量。

發明內容

本發明的目的是提供一種六自由度并聯解耦機構，能夠測量出空間任意物品在六個自由度的細微運動量。

為達到上述目的，本發明提供了一種六自由度并聯解耦機構，其關鍵在于：由支撐框、X向坐標傳動機構、Y向坐標傳動機構、Z向坐標傳動機構組成；

所述X向坐標傳動機構設置有X向移動副，該X向移動副的固定導軌與所述支撐框固定在一起，X向移動副的滑動標尺穿過所述固定導軌，所述滑動標尺上安裝有第一關節，滑動標尺經第一關節鉸接在第一擺桿的前端，該第一擺桿的尾端安裝有第二關節，第一擺桿經第二關節鉸接在第二擺桿的一端，該第二擺桿的另一端安裝有球頭關節，所述第一擺桿和第二擺桿所在的平面與所述滑動標尺相垂直；

球頭關節固定在被測物體上，當被測物體沿X向移動時，其移動距離就體現為固定導軌和滑動標尺之間的相互位移。

第一擺桿、第二擺桿，以及第一擺桿前端與第二擺桿的另一端D點之間的連線組成在平面中的可變三角形，當被測物體沿X向軸向轉動時，D點處的球頭關節隨被測物體的轉動而移動，帶動了可變三角形的形變，但由于第擺桿和第二擺桿的長度不變，通過測得第一擺桿和第二擺桿之間的夾角，由于第一擺桿前端在平面內的位置不變，因此，通過“邊角邊”就能確定三角形的形狀，相應就能獲得D點的移動距離，求得被測物體沿X向轉動的角度。

所述Y向坐標傳動機構、Z向坐標傳動機構與X向坐標傳動機構的結構一致，其區別在于；

所述X向移動副的固定導軌和滑動標尺與X軸平行布置；

所述Y向移動副的固定導軌和滑動標尺與Y軸平行布置；

所述Z向移動副的固定導軌和滑動標尺與Z軸平行布置。

六自由度并聯解耦機構可以分解出空間運動物體六個自由度上的運動分量，即物體沿X軸、Y軸、Z軸的平動及沿三個軸的轉動分量。

所述支撐框設置有X平面、Y平面和Z平面，所述X平面、Y平面和Z平面互相垂直，且所述X平面與X軸垂直，Y平面與Y軸垂直，Z平面與Z軸垂直。

所述第一關節安裝有角位移傳感器，所述第二關節也安裝有角位移傳感器。

角位移傳感器可以檢測第一擺桿和第二擺桿之間的夾角變化，以及第一擺桿相對于其前端的角度變化。

本發明的顯著效果是：本發明結構簡單，成本低，可靠性高，維修簡單，能夠測量出空間任意物品在六個自由度的細微運動量，可根據被測物體的大小及運動條件靈活選擇各桿的長度。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是X向坐標傳動機構的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1、2所示：一種六自由度并聯解耦機構，由支撐框1、X向坐標傳動機構、Y向坐標傳動機構、Z向坐標傳動機構組成；

所述X向坐標傳動機構設置有X向移動副X2，該X向移動副X2的固定導軌1a與所述支撐框1固定在一起，X向移動副X2的滑動標尺1b穿過所述固定導軌1a，所述滑動標尺1b上安裝有第一關節3，滑動標尺1b經第一關節3鉸接在第一擺桿4的前端，該第一擺桿4的尾端安裝有第二關節5，第一擺桿4經第二關節5鉸接在第二擺桿6的一端，該第二擺桿6的另一端D安裝有球頭關節，所述第一擺桿4和第二擺桿6所在的平面a與所述滑動標尺1b相垂直；

所述Y向坐標傳動機構、Z向坐標傳動機構與X向坐標傳動機構的結構一致，其區別在于；

所述X向移動副X2的固定導軌1a和滑動標尺1b與X軸平行布置；

所述Y向移動副Y2的固定導軌2a和滑動標尺2b與Y軸平行布置；

所述Z向移動副Z2的固定導軌3a和滑動標尺3b于Z軸平行布置。