本發(fā)明涉及一種自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，屬于空間六自由度對(duì)接領(lǐng)域，特別涉及一種跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，其中該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、高精度定位、并以極高精度調(diào)整位姿并最終完成對(duì)接。

背景技術(shù)：

空間六自由度對(duì)接問(wèn)題由來(lái)已久，早在19世紀(jì)，英國(guó)科學(xué)家clerk·j·maxwell和a·mannheim就展開(kāi)了對(duì)空間機(jī)構(gòu)的理論研究；1931年，美國(guó)人gwinnett最早提出了一種基于并聯(lián)機(jī)構(gòu)的球面娛樂(lè)裝置，并申請(qǐng)到了發(fā)明專利；1938年，pollard提出了一種在工業(yè)上用于汽車(chē)噴漆的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，它是全球最早的三支鏈并聯(lián)機(jī)器人?？臻g六自由度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)中最具典型的代表就是stewart平臺(tái)，它最早期的結(jié)構(gòu)是由德國(guó)的d·stewart提出的。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)越來(lái)越多的應(yīng)用到了空間六自由度機(jī)器人領(lǐng)域上，空間六自由度機(jī)器人得到了極大地發(fā)展。但是，普遍的空間六自由度對(duì)接機(jī)器人使用空間較小，并不能滿足跨尺度對(duì)接這一要求。在很多情況下，對(duì)接機(jī)器人的初始位置與工作位置距離很遠(yuǎn)，這就要求對(duì)接機(jī)器人能夠自己從初始位置運(yùn)動(dòng)到對(duì)接工作位置，并以極高的精度將對(duì)接模塊進(jìn)行位置與姿態(tài)的調(diào)整，并最終實(shí)現(xiàn)對(duì)接。

目前，在工業(yè)、軍事以及航空航天等其他工程應(yīng)用中，國(guó)內(nèi)外的空間六自由度對(duì)接機(jī)器人并不能同時(shí)滿足跨尺度運(yùn)輸與自動(dòng)對(duì)接兩個(gè)要求，這就急需一種既滿足跨尺度運(yùn)輸，又能高精度對(duì)接的六自由度系統(tǒng)。因此，本發(fā)明提供一種跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)距離運(yùn)輸、高精度定位、并以極高精度調(diào)整位姿并最終完成對(duì)接。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，其中該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)包括一個(gè)自行走機(jī)構(gòu)、一個(gè)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)、一個(gè)平面調(diào)整機(jī)構(gòu)以及一個(gè)底板，其中該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)，該底板設(shè)置于該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)，其中該自行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)和該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)移動(dòng)，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整繞x轉(zhuǎn)動(dòng)、繞y轉(zhuǎn)動(dòng)和z向大行程移動(dòng)，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整x向移動(dòng)、y向移動(dòng)和繞z轉(zhuǎn)動(dòng)，并且該底板和一個(gè)對(duì)接模塊固定連接，以藉由該自行走機(jī)構(gòu)、該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)和該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整該對(duì)接模塊的位姿。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該自行走機(jī)構(gòu)包括一個(gè)車(chē)架、兩個(gè)行走驅(qū)動(dòng)單元、四個(gè)萬(wàn)向輪、兩個(gè)電池組，各個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元、各個(gè)該萬(wàn)向輪和各個(gè)該電池組分別設(shè)置于該車(chē)架的底部，各個(gè)該萬(wàn)向輪分別設(shè)置于該車(chē)架的四個(gè)轉(zhuǎn)角處，各個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元分別電性地連接于各個(gè)該電池組，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于該車(chē)架。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該自行走機(jī)構(gòu)包括一個(gè)激光導(dǎo)航儀，該激光導(dǎo)航儀設(shè)置于該車(chē)架。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，各個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元分別具有一個(gè)帶抱閘的伺服電機(jī)。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)四個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈、一個(gè)約束支鏈以及一個(gè)動(dòng)平臺(tái)，各個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈的下端部可調(diào)節(jié)地設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)，各個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈的上端部可活動(dòng)地設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)的四個(gè)轉(zhuǎn)角，該約束支鏈的下端部可調(diào)節(jié)地設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)，該約束支鏈的上端部可活動(dòng)地設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)的中部。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，在四個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈中有三個(gè)為驅(qū)動(dòng)支鏈、一個(gè)為隨動(dòng)支鏈。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，各個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈分別包括一個(gè)運(yùn)動(dòng)絲杠、一個(gè)導(dǎo)軌滑塊、一個(gè)安裝板以及一個(gè)運(yùn)動(dòng)連桿，該運(yùn)動(dòng)絲杠設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)，該導(dǎo)軌滑塊可活動(dòng)地設(shè)置于該運(yùn)動(dòng)絲杠，該安裝板設(shè)置于該導(dǎo)軌滑塊，該運(yùn)動(dòng)連桿的下端部通過(guò)球鉸連接于該安裝板，該運(yùn)動(dòng)連桿的上端部通過(guò)球鉸連接于該動(dòng)平臺(tái)，該約束支鏈的上端部通過(guò)胡克鉸連接于該動(dòng)平臺(tái)的中部。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該運(yùn)動(dòng)支鏈為pss運(yùn)動(dòng)支鏈，該約束支鏈為pu約束支鏈。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)，并且該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)分別包括一個(gè)電機(jī)、一個(gè)減速機(jī)、一個(gè)聯(lián)軸器、一個(gè)平面絲杠、一個(gè)螺母、一個(gè)連接件、一個(gè)十字滑塊、一個(gè)十字滑軌以及一個(gè)軸承，該減速機(jī)連接于該電機(jī)和該聯(lián)軸器，該平面絲杠連接于該聯(lián)軸器，該螺母被可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該平面絲杠，該連接件連接于該螺母和該十字滑塊，以使該十字滑塊沿著該十字滑軌形成的軌道運(yùn)動(dòng)，該軸承設(shè)置于該十字滑塊的上部，并且該軸承連接于該底板。

作為對(duì)本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)的數(shù)量有三個(gè)，并且三個(gè)該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)分別設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)的三個(gè)側(cè)邊。

本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于：

本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)包括一個(gè)自行走機(jī)構(gòu)、一個(gè)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)、一個(gè)平面調(diào)整機(jī)構(gòu)以及一個(gè)底板，其中該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)置于該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)，該底板設(shè)置于該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)，其中該自行走機(jī)構(gòu)帶動(dòng)該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)和該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)移動(dòng)，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整x向轉(zhuǎn)動(dòng)、y向轉(zhuǎn)動(dòng)和z向大行程移動(dòng)，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整x向移動(dòng)、y向移動(dòng)和z向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且該底板和一個(gè)對(duì)接模塊固定連接，以藉由該自行走機(jī)構(gòu)、該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)和該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整該對(duì)接模塊的位姿，以實(shí)現(xiàn)空間中兩個(gè)對(duì)接模塊遠(yuǎn)距離運(yùn)輸和精確的六自由度位姿調(diào)整以及對(duì)接。

該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的有益效果是：

本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)距離移動(dòng)和該精度對(duì)接，從而實(shí)現(xiàn)了真正意義上的跨尺度操作。

本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的自行走機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)跨尺度對(duì)接，其中該自行走機(jī)構(gòu)的承載能力大、運(yùn)動(dòng)靈活、操控簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)直行、側(cè)行、原地轉(zhuǎn)彎和大半徑轉(zhuǎn)彎，并且定位準(zhǔn)確可靠。

本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)通過(guò)兩種并聯(lián)機(jī)構(gòu)串聯(lián)成混聯(lián)六自由度對(duì)接系統(tǒng)，以使該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的剛性和承載能力得到了大幅度的提升，并且該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)解耦性好、易于實(shí)現(xiàn)精確控制。

本發(fā)明的該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)使對(duì)接過(guò)程不再出現(xiàn)剛性接觸，而以柔性相接處，從而使接觸力遠(yuǎn)小于剛性碰撞，實(shí)現(xiàn)柔性對(duì)接。

附圖說(shuō)明

為了獲得本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，以下將參照附圖中所示的本發(fā)明的具體實(shí)施例對(duì)以上概述的本發(fā)明進(jìn)行更具體的說(shuō)明。應(yīng)理解的是，這些附圖僅示出了本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此不應(yīng)被視為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，通過(guò)使用附圖，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體和更詳細(xì)的說(shuō)明和闡述。在附圖中：

圖1是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的自行走機(jī)構(gòu)的立體示意圖。

圖3是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的水平調(diào)整機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖4是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的動(dòng)平臺(tái)的俯視示意圖。

圖5是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的水平調(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)整過(guò)程示意圖。

圖6是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的水平調(diào)整機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)關(guān)系示意圖。

圖7是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的平面調(diào)整機(jī)構(gòu)的示意圖。

圖8是該跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)的平面調(diào)整機(jī)構(gòu)的模型示意圖。

具體實(shí)施方式

以下描述用于揭露本發(fā)明以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明。以下描述中的優(yōu)選實(shí)施例只作為舉例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到其他顯而易見(jiàn)的變型。在以下描述中界定的本發(fā)明的基本原理可以應(yīng)用于其他實(shí)施方案、變形方案、改進(jìn)方案、等同方案以及沒(méi)有背離本發(fā)明的精神和范圍的其他技術(shù)方案。

如圖1至圖8所示，依本發(fā)明的發(fā)明精神提供一種跨尺度六自由度自動(dòng)對(duì)接系統(tǒng)，其包括一個(gè)自行走機(jī)構(gòu)1、一個(gè)水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2、一個(gè)平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3以及一個(gè)底板4，其中該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)1，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3設(shè)置于該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2，該底板4設(shè)置于該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3，其中該自行走機(jī)構(gòu)1帶動(dòng)該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2和該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3移動(dòng)，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2調(diào)整x向轉(zhuǎn)動(dòng)、y向轉(zhuǎn)動(dòng)和z向大行程移動(dòng)，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3調(diào)整x向移動(dòng)、y向移動(dòng)和z向轉(zhuǎn)動(dòng)，并且該底板4和一個(gè)對(duì)接模塊5固定連接，以藉由該自行走機(jī)構(gòu)1、該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2和該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)3調(diào)整該對(duì)接模塊5的位姿。

如圖2，該自行走機(jī)構(gòu)1包括一個(gè)車(chē)架101、兩個(gè)行走驅(qū)動(dòng)單元102、四個(gè)萬(wàn)向輪103、兩個(gè)電池組104，各個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元102、各個(gè)該萬(wàn)向輪103和各個(gè)該電池組104分別設(shè)置于該車(chē)架101的底部，各個(gè)該萬(wàn)向輪103分別設(shè)置于該車(chē)架101的四個(gè)轉(zhuǎn)角處，各個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元102分別電性地連接于各個(gè)該電池組104，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2設(shè)置于該車(chē)架。各個(gè)該萬(wàn)向輪103設(shè)置于該車(chē)架101的四個(gè)轉(zhuǎn)角處，便于分布均勻承載，各個(gè)該電池組104能夠提供直流電源，以使各個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元102工作，而驅(qū)動(dòng)該自行走機(jī)構(gòu)1行走。該電池組1-4的供電電壓可以是48v、110ah。該自行走機(jī)構(gòu)1采用四個(gè)該萬(wàn)向輪103和兩個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元102的結(jié)構(gòu)形成，可以實(shí)現(xiàn)直行、側(cè)行、原地轉(zhuǎn)彎和大半徑轉(zhuǎn)彎。有限地，各個(gè)該行走驅(qū)動(dòng)單元102分別具有一個(gè)帶抱閘的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得定位比較準(zhǔn)確且可靠。

該自行走機(jī)構(gòu)1包括一個(gè)激光探頭105，該激光探頭105設(shè)置于該車(chē)架101，該激光探頭105可以采集地面路徑信息，例如該激光探頭105可以不斷掃描反射板進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，其中反射板可以裝在墻上的位置。

如圖3至圖6，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2四個(gè)運(yùn)動(dòng)支鏈21、一個(gè)約束支鏈22以及一個(gè)動(dòng)平臺(tái)208，各個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈21的下端部可調(diào)節(jié)地設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)1，各個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈21的上端部可活動(dòng)地設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)208的四個(gè)轉(zhuǎn)角，該約束支鏈22的下端部可調(diào)節(jié)地設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)1，該約束支鏈22的上端部可活動(dòng)地設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)208的中部。優(yōu)選地，在四個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈21中有三個(gè)為驅(qū)動(dòng)支鏈、一個(gè)為聯(lián)動(dòng)支鏈。

進(jìn)一步地，各個(gè)該運(yùn)動(dòng)支鏈21分別包括一個(gè)運(yùn)動(dòng)絲杠201、一個(gè)導(dǎo)軌滑塊202、一個(gè)安裝板203以及一個(gè)運(yùn)動(dòng)連桿205，該運(yùn)動(dòng)絲杠201設(shè)置于該自行走機(jī)構(gòu)1，該導(dǎo)軌滑塊202可活動(dòng)地設(shè)置于該運(yùn)動(dòng)絲杠201，該安裝板203設(shè)置于該導(dǎo)軌滑塊202，該運(yùn)動(dòng)連桿205的下端部通過(guò)球鉸連接于該安裝板203，該運(yùn)動(dòng)連桿205的上端部通過(guò)球鉸連接于該動(dòng)平臺(tái)208，該約束支鏈22的上端部通過(guò)胡克鉸連接于該動(dòng)平臺(tái)208的中部。優(yōu)選地，該運(yùn)動(dòng)支鏈21為pss運(yùn)動(dòng)支鏈，該約束支鏈22為pu約束支鏈。

如圖4至圖6，該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2的該四點(diǎn)調(diào)平采用“追逐式”調(diào)平方法，以該水平調(diào)整機(jī)構(gòu)2的該運(yùn)動(dòng)絲杠201升降為調(diào)平的執(zhí)行部件，以該動(dòng)平臺(tái)208高點(diǎn)位為目標(biāo)，其余各低點(diǎn)位在傾斜信號(hào)的控制下向高點(diǎn)位趨近，由于各點(diǎn)位的耦合，高點(diǎn)位發(fā)生變化，從而進(jìn)行再次趨近，直至各點(diǎn)位同時(shí)處于水平面時(shí)，信號(hào)消失，調(diào)平過(guò)程結(jié)束，該動(dòng)平臺(tái)208處于水平狀態(tài)。該動(dòng)平臺(tái)208上升時(shí)預(yù)留合理的初始調(diào)平預(yù)設(shè)高度。由于該運(yùn)動(dòng)絲杠201具有自鎖功能，該動(dòng)平臺(tái)208調(diào)整的過(guò)程中該動(dòng)平臺(tái)208均有很好的穩(wěn)定性和可靠性。

具體實(shí)現(xiàn)：該動(dòng)平臺(tái)208經(jīng)過(guò)預(yù)支承后，一般是不水平的，這樣在有傾角的情況下，該動(dòng)平臺(tái)208肯定會(huì)有一個(gè)最高點(diǎn)?！白罡唿c(diǎn)”調(diào)平方法就是在調(diào)平時(shí)，保持最高點(diǎn)不動(dòng)，其它支承點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)與之對(duì)齊，當(dāng)各點(diǎn)達(dá)到最高點(diǎn)位置時(shí)平臺(tái)即處于水平狀態(tài)。具體實(shí)現(xiàn)方法是：根據(jù)傾角傳感器的信號(hào)，確定平臺(tái)的最高點(diǎn)，并計(jì)算各支承點(diǎn)到最高點(diǎn)的位置誤差；將這個(gè)誤差值送給各自的伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，使支腿上升給定的距離，從而各點(diǎn)處于同一個(gè)高度，平臺(tái)達(dá)到水平狀態(tài)。

1)建立坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系

建立非水平狀態(tài)即平臺(tái)有傾角情況下，各支腿的受力情況的數(shù)學(xué)模型。并假設(shè)支腿只承受垂直方向的力，沒(méi)有側(cè)向力。此時(shí)平臺(tái)坐標(biāo)關(guān)系如圖6所示。平臺(tái)x軸方向的傾角為α，z軸方向的傾角為β，ox0y0為水平坐標(biāo)系，oxy為平臺(tái)坐標(biāo)系。

令平臺(tái)坐標(biāo)為：(i，j，k)，當(dāng)α≠0、β＝0時(shí)，坐標(biāo)變?yōu)椋?i′，j′，k′)，則根據(jù)坐標(biāo)變換，可以得到式(1)：

當(dāng)α不變，β≠0時(shí)，坐標(biāo)變?yōu)樗阶鴺?biāo)(i0，j0，k0)，則根據(jù)坐標(biāo)變換，可以得到式(2)：

將式(1)帶入式(2)，可以得：

從而可以得到各個(gè)支撐點(diǎn)水平坐標(biāo)系的坐標(biāo)。

(2)、確定最高點(diǎn)

如圖6所示，α、β為正。

當(dāng)α＞0、β＞0時(shí)，1點(diǎn)為最高點(diǎn)；

當(dāng)α＞0、β＜0時(shí)，2點(diǎn)為最高點(diǎn)；

當(dāng)α＜0、β＞0時(shí)，4點(diǎn)為最高點(diǎn)；

當(dāng)α＜0、β＜0時(shí)，3點(diǎn)為最高點(diǎn)；

(3)、計(jì)算位置誤差

設(shè)平臺(tái)各支承點(diǎn)在平臺(tái)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為(xi，y，0)(i＝1，2，3，4)。三式的坐標(biāo)變換關(guān)系矩陣中，由于平臺(tái)傾角是小量，忽略高階項(xiàng)，近似得：cosα＝cosβ＝1，306連接于該螺母305和該十字滑塊307，以使該十字滑塊307沿著該十字滑軌309形成的軌道運(yùn)動(dòng)，該軸承308設(shè)置于該十字滑塊307的上部，并且該軸承308連接于該底板4。優(yōu)選地，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3的數(shù)量有三個(gè)，并且三個(gè)該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3分別設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)208的三個(gè)側(cè)邊。

如圖所示，在基座和動(dòng)平臺(tái)上分別建立固定坐標(biāo)系{o-xyz}和動(dòng)坐標(biāo)系{o′-x′y′z′}，其坐標(biāo)原點(diǎn)分別位于二者的幾何中心。根據(jù)并聯(lián)機(jī)器人位置與姿態(tài)的描述和空間坐標(biāo)變換理論，可以得到

pi＝tp′i，i＝1，2，3(11)

式中：pi為連接桿pili與動(dòng)平臺(tái)的連接點(diǎn)在固定坐標(biāo)系{o′-x′y′z′}中的坐標(biāo)矢量，記為

pi＝[ptxptyptz]^t(12)

pi′為連接桿pili與動(dòng)平臺(tái)的連接點(diǎn)在動(dòng)坐標(biāo)系{o′-x′y′z′}中的坐標(biāo)矢量，記為

p′t＝[p′txp′typtz]^t(13)

矩陣t為動(dòng)坐標(biāo)系對(duì)固定坐標(biāo)系平移和旋轉(zhuǎn)后的齊次坐標(biāo)變換矩陣，其值為

式(14)表示在固定坐標(biāo)系{o-xyz}下，動(dòng)坐標(biāo)系{o′-x′y′z′}繞y軸旋轉(zhuǎn)β角，沿x，z軸平移δx，δz所得到的相對(duì)于固定坐標(biāo)系的齊次變換矩陣。

pi′可由結(jié)構(gòu)尺寸直接得p1(-340，-330)、p2(340，-330)、p3(340，330)、p4(-340，330)。sinα＝α，sinβ＝β。則可以簡(jiǎn)化為式(4)：

則各支承點(diǎn)的水平坐標(biāo)為式(5)：

對(duì)接平臺(tái)經(jīng)過(guò)預(yù)支承以后，初始傾角為α0、β0。根據(jù)式(5)，可以得到各支承點(diǎn)在水平坐標(biāo)系中的初始z0值及式(6)：

通過(guò)式(6)可以得到一個(gè)最高點(diǎn)，設(shè)i＝h為最高點(diǎn)，即⁰z0i≤⁰z0k。得到任意時(shí)刻各支承點(diǎn)的位置誤差為：

ei＝⁰zh-⁰zi＝-α(xh-xi)-β(yh-yi)(7)

假設(shè)α＞0、β＞0，則1點(diǎn)為最高點(diǎn)，3點(diǎn)位最低點(diǎn)，將節(jié)各支承點(diǎn)的坐標(biāo)代入上式得：

e1＝0，e2＝αlα，e3＝αla+βlb，e4＝βlb(8)

總調(diào)節(jié)距離為：

調(diào)平時(shí)間由最低點(diǎn)3的位置誤差大小決定：

t＝e3/v＝(αla+βlb)/v(10)

其中，t為調(diào)平時(shí)間(s)，v為絲杠的運(yùn)動(dòng)速度(m/s)。

如圖7和圖8，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)3被設(shè)置于該動(dòng)平臺(tái)208，該平面調(diào)整機(jī)構(gòu)分別包括一個(gè)電機(jī)302、一個(gè)減速機(jī)301、一個(gè)聯(lián)軸器303、一個(gè)平面絲杠304、一個(gè)螺母305、一個(gè)連接件306、一個(gè)十字滑塊307、一個(gè)十字滑軌309以及一個(gè)軸承308，該減速機(jī)301連接于該電機(jī)302和該聯(lián)軸器303，該平面絲杠304連接于該聯(lián)軸器303，該螺母305被可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該平面絲杠304，該連接件

當(dāng)給出動(dòng)平臺(tái)相對(duì)于固定坐標(biāo)系的位置(δx,δy,δz)和姿態(tài)(β,0,0)后，pi由式(15)可直接求得：設(shè)連接桿pili與十字滑軌的連接點(diǎn)li在固定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)矢量為

li＝[lixliyliz1](i＝1，2，3)(16)

已知十字滑軌只能沿x,y方向運(yùn)動(dòng)，連接桿pili始終垂直于xoy平面，顯然有連接桿pili長(zhǎng)度l＝|piz-liz|，又根據(jù)空間兩點(diǎn)距離公式可得：

l²＝(liz-piz)²＝(lix-pix)²+(liy-piy)²+(liz-piz)²(17)

即(lix-pix)²+(liy-piy)²＝0(18)

式(18)要成立，須有：

lix＝pix；liy＝piy

式(19)即為定位平臺(tái)的位置逆解。當(dāng)給定動(dòng)平臺(tái)的位姿,可由上式求出三個(gè)十字滑軌的位置逆解。

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，但該內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬

于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。