[發明專利]基于六自由度位姿力深度耦合與聯合控制的大型結構件全自動精準定位與穩定支撐方法

在審

• 申請號: 202211340771.6
• 申請日: 2022-10-29
• 公開（公告）號: CN116460832A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 謝志江;楊林;謝章;代正宏;李彥琪;夏寧明;葉秋;李亞梅;唐浩;蘇振鈞
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/16
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 馬健

1.基于六自由度位姿力深度耦合與聯合控制的大型結構件全自動精準定位與穩定支撐方法，其特征在于：基于M個所述六維調節模組和N個四自由度自適應調節墊塊，M≥3，N≥3。

所述六維調節模組包括設置在空間直角坐標系O₁-X₁Y₁Z₁內的Z₁向調整機構(1)、繞X₁/Y₁/Z₁旋轉調整機構(2)、連接板(3)和X₁/Y₁向調整機構(4)，平面O₁-X₁Y₁為水平面，Z₁向與豎向一致；

所述Z₁向調整機構(1)通過連接板(3)連接到X₁/Y₁向調整機構(4)上，繞X₁/Y₁/Z₁旋轉調整機構(2)連接到Z₁向調整機構(1)上，繞X₁/Y₁/Z₁旋轉調整機構(2)上設置有球窩Ⅰ，球窩Ⅰ內安裝有滾球Ⅰ；

所述四自由度自適應調節墊塊包括設置在空間直角坐標系O₁-X₁Y₁?Z₁內的滾球Ⅱ(5)、球窩Ⅱ(6)、安裝下底板(7)、上支撐墊板(8)、楔形塊(9)和推動螺栓(10)；

所述安裝下底板(7)開設有供球窩Ⅱ(6)、上支撐墊板(8)和楔形塊(9)安裝的腔體(701)，腔體(701)的上端呈敞口狀，腔體腔體(701)的底面為在X₁方向的斜面Ⅰ；

所述安裝下底板(7)的側壁上開設有注膠孔(703)和豎直的條形孔(702)，條形孔(702)和注膠孔(703)均貫穿腔體(701)的內外側，條形孔(702)的下端靠近腔體(701)底面的最低處；

所述楔形塊(9)安裝在腔體(701)的底面，上支撐墊板(8)安裝在楔形塊(9)上，球窩Ⅱ(6)安裝在上支撐墊板(8)上，球窩Ⅱ(6)的上表面伸出腔體(701)，滾球Ⅱ(5)安裝在球窩Ⅱ(6)內；

所述楔形塊(9)的下表面為斜面Ⅱ，斜面Ⅱ與斜面Ⅰ相匹配且兩者貼合；

所述楔形塊(9)的上表面為斜面Ⅲ，上支撐墊板(8)的下表面為斜面Ⅳ，斜面Ⅲ與斜面Ⅳ相匹配且兩者貼合，斜面Ⅳ為在X₁方向的斜面；

所述上支撐墊板(8)上開設有點膠槽(11)，點膠槽(11)的一端貫穿上支撐墊板(8)的上表面，另一端貫穿上支撐墊板(8)的側壁并與注膠孔(703)對接；

所述楔形塊(9)面向條形孔(702)的一側開設有螺紋孔，推動螺栓(10)的一端穿過條形孔(702)并旋入楔形塊(9)的螺紋孔，另一端與旋轉電機(13)連接；所述推動螺栓(10)上設置有兩個軸向限位墊圈(1001)，兩個軸向限位墊圈(1001)分別與安裝下底板(7)的內外壁接觸；

所述基于六自由度位姿力深度耦合與聯合控制的大型結構件(14)全自動精準定位與穩定支撐方法包括以下步驟：

1)結構件(14)吊裝至指定位置，將M個六維調節模組移動至結構件(14)底部的指定位置；

2)完成各個六維調節模組相互間的幾何關系自標定；其中先分別建立所述六維激光跟蹤儀(12)的O₂-X₂Y₂Z₂坐標系，結構件(14)全局坐標系O₃-X₃Y₃Z₃,以各個六維調節模組上的滾球Ⅰ的中心為坐標原點，建立B_i-X_4iY_4iZ_4i坐標系，i表示第i個六維調節模組，以結構件(14)頂部幾何中心為坐標原點建立C-X₅Y₅Z₅坐標系；所述六維激光跟蹤儀(12)通過掃描各個六維調節模組進行自標定；

3)采用六維激光跟蹤儀(12)檢測結構件(14)的六維位姿信息；

4)通過運動學反解解算各個六維調節模組需要調節的直線位移量；

5)各個六維調節模組根據步驟4)解算的直線位移量完成直線位移調整；

6)將N個四自由度自適應調節墊塊安裝在結構件(14)底部的指定位置，每個四自由度自適應調節墊塊均安裝有一維力傳感器，旋轉各個推動螺栓(10)，帶動楔形塊(9)沿水平方向移動，帶動球窩Ⅱ(6)上升，滾球Ⅱ(5)與結構件(14)底部接觸后，調節各個滾球Ⅰ下降；

7)通過對復雜力系監測與聯合控制，使得各四自由度自適應調節墊塊受力達到理論水平；其中，通過一維力傳感器監測各個四自由度自適應調節墊塊的Z₁向受力，確定各個四自由度自適應調節墊塊的受力是否達到理論水平；

8)采用六維激光跟蹤儀(12)再次檢測結構件(14)位姿是否達到定位精度要求，若是，進入下一步；若否，重復步驟4)～8)，直到結構件(14)位姿滿足定位精度要求；

9)通過所述注膠孔(703)和點膠槽(11)向滾球Ⅱ(5)、球窩Ⅱ(6)和上支撐墊板(8)形成的間隙中填充定位膠，定位膠固化后退出所有六維調節模組。