[發明專利]一種并聯驅動機構動平臺位姿測量方法有效

申請號：	202110490882.4	申請日：	2021-05-06
公開（公告）號：	CN113514017B	公開（公告）日：	2022-08-16
發明（設計）人：	王唯;藺翔宇;靳亞欣	申請（專利權）人：	南京理工大學
主分類號：	G01B21/00	分類號：	G01B21/00
代理公司：	南京理工大學專利中心 32203	代理人：	汪清
地址：	210094 ***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種并聯驅動機構平臺測量方法
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【說明書】：

本發明公開了一種并聯驅動機構動平臺位姿測量方法，首先在靜平臺安裝4個位移傳感器作為基點，組成靜平臺下的笛卡爾坐標系；計算出任意一動點在靜坐標系下的坐標；然后測量基點和動點在測量設備為原點的坐標系下的坐標；得到誤差函數，經過多次測量得到最優化估計的位移零點；再重復上述步驟得到三個靜坐標系測量出的三個動點的坐標；最后根據三個動點坐標，計算動平臺坐標系的平面法向量、平面內向量，并歸一化動平臺坐標系的平面法向量和平面內向量，通過向量外積計算出最后一個坐標軸在不動坐標系中的投影向量，歸一化后的向量按列順序組集而成的方陣即為動平臺的姿態；本發明能夠快速確定動平臺位置。

技術領域

本發明屬于驅動平臺位置姿態檢測領域，具體涉及一種并聯驅動機構動平臺位姿測量方法。

背景技術

六并聯驅動運動臺的伺服驅動器可以根據電機碼盤計數和電動缸絲桿導程推算每一個電動缸的行程，進一步根據各個電動缸的空間位置關系計算出上平臺的位姿。這種求解過程屬于運動學正解。對于并聯驅動機構而言，求解過程較為復雜，需要聯立多個距離方程和6個與坐標轉換矩陣正交性相關的約束方程。特別是這幾個方程的非線性較強，通常需要通過數值迭代的方式求解，不易保證運算的實時性和收斂性。

使用慣性測量單元可以精確的測量動平臺的姿態，但是在運動臺動平臺位置測量方面的精度和數據穩定性較低。利用衛星定位信號可以確定運動臺的地理位置，但是很難精確的分辨動平臺微小的位置變化。光干涉方法可以敏感的感知動平臺的位置變化，但是位移量程有限且對被測對象的位姿運動有較強的限制。激光測距法(比如全站儀)需要精細的瞄準被測結構上的指定點，不適合持續運動中物體的位置測量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種并聯驅動機構動平臺位姿測量方法，通過線位移傳感器對動平臺的姿態和位置進行測量。

實現本發明目的的技術解決方案為：

一種并聯驅動機構動平臺位姿測量方法，包括以下步驟：

步驟1、建立靜坐標并計算任意一動點坐標：在靜平臺安裝4個位移傳感器作為基點，其中一個傳感器作為靜坐標系原點，其他三個傳感器和原點組成三個向量，三個向量兩兩正交，三個向量組成一個靜平臺下的笛卡爾坐標系；并根據位移傳感器得出的任意一動點到4個基點距離，計算出任意一動點在靜坐標系下的坐標；

步驟2、對位移傳感器進行標定：使用測量設備測量基點在測量設備為原點的坐標系下的坐標；使用測量設備測量動點在測量設備為原點的坐標系下的坐標，并記錄位移傳感器的讀數，得到誤差函數，經過多次測量得到最優化估計的位移零點；

步驟3、測量三個動點位置坐標：重復兩次步驟1-2，再得到兩個標定后的靜坐標系；選取動平臺上三個不在同一條直線上的動點，分別得到三個靜坐標系測量出的三個動點的坐標；

步驟4、動平臺姿態計算：根據三個動點坐標，計算動平臺坐標系的平面法向量、平面內向量，并歸一化動平臺坐標系的平面法向量和平面內向量，通過向量外積計算出最后一個坐標軸在不動坐標系中的投影向量，歸一化后的向量按列順序組集而成的方陣即為動平臺的姿態。

本發明與現有技術相比，其顯著優點是：

本發明使用新型方法測量動平臺的位移和姿態，保證了位姿誤差在有界范圍內，降低了計算復雜度，豐富了動態物體位姿測量的方法，能夠快速確定動平臺位置。

附圖說明

圖1為并聯驅動機構動平臺位姿測量方法流程圖。