[發(fā)明專利]三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)位姿檢測(cè)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810708503.2
• 申請(qǐng)日: 2018-07-02
• 公開（公告）號(hào): CN108613647B
• 公開（公告）日: 2020-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚建濤;劉毅;張文進(jìn);曹琛;謝運(yùn)濤;任少展;劉宇航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B21/00
• 分類號(hào): G01B21/00
• 代理公司: 秦皇島一誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)位姿檢測(cè)裝置，其包括基座、動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其中，兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)分別設(shè)在矩形基座的對(duì)角線上，并通過連接板與基座連接，動(dòng)平臺(tái)為三自由并聯(lián)機(jī)構(gòu)，通過球頭連接桿與檢測(cè)機(jī)構(gòu)連接；所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)一級(jí)導(dǎo)軌分別固定在連接板的兩側(cè)，一級(jí)導(dǎo)軌上均設(shè)有一級(jí)滑塊，一級(jí)滑塊上端均與下板固連，一級(jí)磁尺固定在下板側(cè)面；兩個(gè)二級(jí)導(dǎo)軌分別固定在下板的兩側(cè)，與一級(jí)導(dǎo)軌方向交叉，二級(jí)導(dǎo)軌上均設(shè)有二級(jí)滑塊，二級(jí)滑塊上端均與上板固連，二級(jí)磁尺固定在上板側(cè)面；上板的中心設(shè)有槽孔，球頭連接桿的球頭端鑲嵌到槽孔中，其另一端為法蘭結(jié)構(gòu)，與動(dòng)平臺(tái)固連。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、成本低、檢測(cè)方法簡單快捷、效率高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)位姿檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

并聯(lián)機(jī)構(gòu)也稱為并聯(lián)機(jī)器人，是一種由多個(gè)并行鏈構(gòu)成的閉環(huán)機(jī)構(gòu)，因其具有剛度高、承載能力強(qiáng)、誤差小、定位精度高、運(yùn)動(dòng)質(zhì)量小和動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，幾乎應(yīng)用到工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。

大部分并聯(lián)機(jī)構(gòu)在工業(yè)上的應(yīng)用，多以Stewart平臺(tái)為基礎(chǔ)搭建6自由度平臺(tái)，但在實(shí)際的應(yīng)用中有時(shí)不需要6自由度，少于6自由度即可滿足實(shí)際需求。其中，三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)是典型的少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如二個(gè)移動(dòng)和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的3-PPR平面三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，因其結(jié)構(gòu)簡單、所占空間小和控制相對(duì)簡單等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用到工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。因并聯(lián)機(jī)構(gòu)的特性，三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)在平面內(nèi)可實(shí)現(xiàn)任意姿態(tài)和位置，這給實(shí)時(shí)檢測(cè)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的位姿帶來很大的困難，現(xiàn)在還沒有一種很好的檢測(cè)裝置來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)三自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的位姿。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、檢測(cè)方法簡單快捷、效率高的三自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)動(dòng)平臺(tái)位姿檢測(cè)裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明包括基座、動(dòng)平臺(tái)和兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的檢測(cè)機(jī)構(gòu)，其中，兩個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)分別設(shè)在矩形基座的對(duì)角線上，并通過連接板與基座連接，動(dòng)平臺(tái)為三自由并聯(lián)機(jī)構(gòu)，通過球頭連接桿與檢測(cè)機(jī)構(gòu)連接；

所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)包括一級(jí)導(dǎo)軌、一級(jí)滑塊、二級(jí)導(dǎo)軌、二級(jí)滑塊、球頭連接桿、上板、下板、一級(jí)磁尺、二級(jí)磁尺和連接板，其中，兩個(gè)一級(jí)導(dǎo)軌分別固定在連接板的兩側(cè)，一級(jí)導(dǎo)軌上均設(shè)有一級(jí)滑塊，一級(jí)滑塊上端均與下板固連，一級(jí)導(dǎo)軌與一級(jí)滑塊構(gòu)成第一移動(dòng)副，一級(jí)磁尺固定在與一級(jí)導(dǎo)軌平行的下板側(cè)面；兩個(gè)二級(jí)導(dǎo)軌分別固定在下板的兩側(cè)，與一級(jí)導(dǎo)軌方向交叉，二級(jí)導(dǎo)軌上均設(shè)有二級(jí)滑塊，二級(jí)滑塊上端均與上板固連，二級(jí)導(dǎo)軌與二級(jí)滑塊構(gòu)成第二移動(dòng)副，二級(jí)磁尺固定在與二級(jí)導(dǎo)軌平行的上板側(cè)面；上板中部下面設(shè)有凸塊，上板的中心設(shè)有槽孔，球頭連接桿的球頭端鑲嵌到槽孔中，其另一端為法蘭結(jié)構(gòu)，與動(dòng)平臺(tái)固連。

檢測(cè)時(shí)，兩個(gè)磁尺機(jī)構(gòu)跟隨移動(dòng)副做同步運(yùn)動(dòng)，從磁尺機(jī)構(gòu)的顯示器上可直接得出二組移動(dòng)副的移動(dòng)量。

所述的檢測(cè)機(jī)構(gòu)分別布置在基座的對(duì)角線上，且二個(gè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的第一移動(dòng)副平行于Y軸，第二移動(dòng)副平行于X軸；第一移動(dòng)副和第二移動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，且均為被動(dòng)運(yùn)動(dòng)；所述第一移動(dòng)副與第二移動(dòng)副均通過并行設(shè)置的導(dǎo)軌滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)，且運(yùn)動(dòng)方向相互垂直；當(dāng)二個(gè)第一移動(dòng)副同步運(yùn)動(dòng)，而二個(gè)第二移動(dòng)副無運(yùn)動(dòng)時(shí)，可由一級(jí)磁尺檢測(cè)出動(dòng)平臺(tái)沿平行于第一移動(dòng)副Y軸方向的移動(dòng)量Y1和Y2，由計(jì)算公式得到動(dòng)平臺(tái)在Y軸方向上的移動(dòng)量；當(dāng)二個(gè)第二移動(dòng)副同步運(yùn)動(dòng)，而二個(gè)第一移動(dòng)副無運(yùn)動(dòng)時(shí)，可由二級(jí)磁尺檢測(cè)出動(dòng)平臺(tái)沿平行于第二移動(dòng)副X軸方向的移動(dòng)量X1和X2，由計(jì)算公式得到動(dòng)平臺(tái)在X軸方向上的移動(dòng)量；當(dāng)?shù)谝灰苿?dòng)副與第二移動(dòng)副均有運(yùn)動(dòng)時(shí)，則可根據(jù)第一移動(dòng)副Y軸方向上的移動(dòng)量Y與第二移動(dòng)副X軸方向上的移動(dòng)量X，通過計(jì)算公式間接得出動(dòng)平臺(tái)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)量α，其中r為檢測(cè)裝置對(duì)角線布置半徑；球頭連接桿帶動(dòng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的移動(dòng)副跟隨動(dòng)平臺(tái)做同步運(yùn)動(dòng)，從而檢測(cè)出動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)。

本發(fā)明與現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

機(jī)構(gòu)簡單，成本低，檢測(cè)方法簡單快捷，效率高。