本發(fā)明涉及一種五自由度對(duì)接平臺(tái)，屬于對(duì)接裝校調(diào)整領(lǐng)域，特別涉及一種空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)。

背景技術(shù)：

如今，許多工業(yè)對(duì)空間對(duì)接裝校技術(shù)的要求越來越高，在裝配中首先必須保證對(duì)接工件之間的準(zhǔn)確對(duì)位。但由于裝配、加工和物體自身楔形都會(huì)造成不平行，在對(duì)接裝校的過程中則會(huì)出現(xiàn)對(duì)接體和對(duì)接腔體接觸出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象，那么，在對(duì)接裝校過程中就要求對(duì)接體能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，避免出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

現(xiàn)有的空間對(duì)接裝校平臺(tái)只能保證對(duì)接裝校前對(duì)工件的準(zhǔn)確對(duì)位，不能在對(duì)接裝校過程中進(jìn)行調(diào)節(jié)，一旦對(duì)接裝校過程中出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，就必須對(duì)接配體退出對(duì)接腔體，再重新進(jìn)行對(duì)接裝校。其缺點(diǎn)是：對(duì)接裝校時(shí)沒有自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能，不能保證對(duì)接裝校成功。直接影響對(duì)接體與對(duì)接腔體的對(duì)接裝校質(zhì)量和對(duì)接裝校效果。因此，本發(fā)明提供一種空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)，以解決上述問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在空間對(duì)接裝校的過程中對(duì)對(duì)接體的位置和角度進(jìn)行調(diào)節(jié)的空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)，其中該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)包括一個(gè)支撐平臺(tái)、一個(gè)平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、一個(gè)工作平臺(tái)以及一個(gè)水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括三個(gè)平面調(diào)節(jié)組件，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件分別設(shè)置于該支撐平臺(tái)的三個(gè)不同位置，并且各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件分別連接于該工作平臺(tái)的三個(gè)不同位置，以使各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件驅(qū)動(dòng)該工作平臺(tái)在X軸和Y軸方向移動(dòng)以及在Z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包·括一個(gè)第一水平平臺(tái)、一個(gè)第二水平平臺(tái)、一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件以及一個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件，其中該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件設(shè)置于該支撐平臺(tái)，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件的上端部設(shè)置于該第一水平平臺(tái)的一個(gè)端部，該第一水平平臺(tái)的另一個(gè)端部軸連接于該工作平臺(tái)，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件設(shè)置于該支撐平臺(tái)，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件的上端部設(shè)置于該第二水平平臺(tái)的一個(gè)端部，該第二水平平臺(tái)的另一個(gè)端部軸連接于該第一水平平臺(tái)的側(cè)部，其中該第一水平平臺(tái)的端部對(duì)應(yīng)于該第二水平平臺(tái)的側(cè)部，該第一水平平臺(tái)的側(cè)部對(duì)應(yīng)于該第二水平平臺(tái)的端部，以藉由該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件和該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件分別驅(qū)動(dòng)該第一水平平臺(tái)和該第二水平平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)該第二水平平臺(tái)在X軸和Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件呈三角形地布置在該支撐平臺(tái)上。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件分別設(shè)置在該支撐平臺(tái)的三個(gè)側(cè)部。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件分別包括一個(gè)平面調(diào)節(jié)電機(jī)、一個(gè)減速器、一個(gè)聯(lián)軸器、一個(gè)絲桿、一個(gè)螺母、一個(gè)第一方向滑軌、一個(gè)第二方向滑軌、一個(gè)活動(dòng)座以及一個(gè)軸承，該平面調(diào)節(jié)電機(jī)、該減速器、該聯(lián)軸器、該絲桿、該螺母、該第一方向滑軌、該第二方向滑軌分別設(shè)置于該支撐平臺(tái)、該減速器設(shè)置于該平面調(diào)節(jié)電機(jī)、該聯(lián)軸器的兩端分別連接于該減速器和該絲桿，該螺母可移動(dòng)地設(shè)置于該絲桿，并且該螺母固定于該活動(dòng)座，該軸承設(shè)置于該活動(dòng)座，并且該軸承連接于該工作平臺(tái)，該第一方向滑軌和該第二方向滑軌呈十字形布置，該活動(dòng)座能夠分別被驅(qū)動(dòng)以沿著該第一方向滑軌和該第二方向滑軌中的一個(gè)移動(dòng)。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該活動(dòng)座的底面設(shè)有第一開槽，該第一方向滑軌設(shè)置于在該活動(dòng)座的該第一開槽，以使該活動(dòng)座能夠沿著該第一方向滑軌滑動(dòng)，該活動(dòng)座的上面設(shè)有的第二開槽，該第二方向滑軌設(shè)置在該活動(dòng)座的該第二開槽，以使該活動(dòng)座能夠沿著該第二方向滑軌滑動(dòng)，該第一開槽的延伸方向和該第二開槽的延伸方向相互垂直。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件包括一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、一個(gè)第一升降機(jī)、一個(gè)第一轉(zhuǎn)接件以及一個(gè)第一鋼球，該第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和該第一升降機(jī)相鄰地設(shè)置于該支撐平臺(tái)，并且該第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)該第一升降機(jī)工作，該第一轉(zhuǎn)接件設(shè)置于該第一升降機(jī)的上部，該第一鋼球設(shè)置于該第一轉(zhuǎn)接件的上端部，并且該第一鋼球和該第一水平平臺(tái)接觸，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件包括一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、一個(gè)第二升降機(jī)、一個(gè)第二轉(zhuǎn)接件以及一個(gè)第二鋼球，該第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和該第二升降機(jī)相鄰地設(shè)置于該支撐平臺(tái)，并且該第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)該第二升降機(jī)工作，該第二轉(zhuǎn)接件設(shè)置于該第二升降機(jī)的上部，該第二鋼球設(shè)置于該第二轉(zhuǎn)接件的上端部，并且該第二鋼球和該第二水平平臺(tái)接觸。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該第一轉(zhuǎn)接件的上端部設(shè)有一個(gè)球窩，該第一鋼球設(shè)置于該第一轉(zhuǎn)接件的該球窩，該第二轉(zhuǎn)接件的上端部設(shè)有一個(gè)球窩，該第二鋼球設(shè)置于該第二轉(zhuǎn)接件的該球窩。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該第一水平平臺(tái)的端部的兩側(cè)分別軸連接于該工作平臺(tái)，該第二水平平臺(tái)的端部的兩側(cè)分別軸連接于該第一水平平臺(tái)的側(cè)部。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該第一水平平臺(tái)的端部的兩側(cè)分別通過一個(gè)鉸鏈軸連接于該工作平臺(tái)，該第二水平平臺(tái)的端部的兩側(cè)分別通過一個(gè)鉸鏈軸連接于該第一水平平臺(tái)的側(cè)部。

作為對(duì)本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的調(diào)節(jié)范圍是：

沿X軸方向的移動(dòng)范圍：±50mm；

沿Y軸方向的移動(dòng)范圍：±50mm；

繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍：±5°；

繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍：±5°；

繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍：±5°。

本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)在于：

本發(fā)明的該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)包括一個(gè)支撐平臺(tái)、一個(gè)平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、一個(gè)工作平臺(tái)以及一個(gè)水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，該平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)該工作平臺(tái)在X軸和Y軸方向移動(dòng)以及在Z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)，該水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件和一個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件分別驅(qū)動(dòng)一個(gè)第一水平平臺(tái)和一個(gè)第二水平平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)第二水平平臺(tái)在X軸和Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，并且該平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件和該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件分別設(shè)置于該支撐平臺(tái)，該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)五個(gè)自由度的轉(zhuǎn)動(dòng)，是一個(gè)自動(dòng)調(diào)節(jié)平臺(tái)，在參與對(duì)接裝校的過程中能夠檢測(cè)對(duì)接體和對(duì)接腔體是否碰到，并能夠?qū)ζ浼皶r(shí)進(jìn)行調(diào)整，以保證對(duì)接體和對(duì)接腔體的對(duì)接裝校質(zhì)量和對(duì)接裝校效果。

也就是說，該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)能夠適用于對(duì)接裝校過程中對(duì)接體姿態(tài)的實(shí)時(shí)調(diào)整。該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的該支撐平臺(tái)、該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、該工作平臺(tái)和該水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的相互配合關(guān)系使得該空間復(fù)用的五自由度超薄調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)緊湊、所占用的空間比較小，以利于擴(kuò)大該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的適用范圍。

附圖說明

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，通過使用附圖，將對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更具體和更詳細(xì)的說明和闡述。在附圖中：

圖1是該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的一個(gè)視角的立體圖。

圖2是該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的另一個(gè)視角的立體圖。

圖3是該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的支撐平臺(tái)和平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的關(guān)系示意圖。

圖4是該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的原理示意圖。

圖5是該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的鋼球運(yùn)動(dòng)原理示意圖。

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5所示，依本發(fā)明的發(fā)明精神提供一種空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)，其中該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)包括一個(gè)支撐平臺(tái)10、一個(gè)平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20、一個(gè)工作平臺(tái)30以及一個(gè)水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)40，該支撐平臺(tái)10、該平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20、該工作平臺(tái)30和該水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)40能夠相互配合，以實(shí)現(xiàn)五個(gè)自由度的調(diào)節(jié)，并且使該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的結(jié)構(gòu)緊湊、空間布局合理，以利于擴(kuò)大該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的使用范圍。

該平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)20包括三個(gè)平面調(diào)節(jié)組件21，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件21分別設(shè)置于該支撐平臺(tái)10的三個(gè)不同位置，并且各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件21分別連接于該工作平臺(tái)30的三個(gè)不同位置，以使各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件21驅(qū)動(dòng)該工作平臺(tái)30在X軸和Y軸方向移動(dòng)以及在Z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)。該水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)40包括一個(gè)第一水平平臺(tái)41、一個(gè)第二水平平臺(tái)42、一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件43以及一個(gè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件44，其中該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件43設(shè)置于該支撐平臺(tái)10，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件43的上端部設(shè)置于該第一水平平臺(tái)41的一個(gè)端部，該第一水平平臺(tái)41的另一個(gè)端部軸連接于該工作平臺(tái)30，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件44設(shè)置于該支撐平臺(tái)10，該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件44的上端部設(shè)置于該第二水平平臺(tái)42的一個(gè)端部，該第二水平平臺(tái)42的另一個(gè)端部軸連接于該第一水平平臺(tái)41的側(cè)部，其中該第一水平平臺(tái)41的端部對(duì)應(yīng)于該第二水平平臺(tái)42的側(cè)部，該第一水平平臺(tái)41的側(cè)部對(duì)應(yīng)于該第二水平平臺(tái)42的端部，以藉由該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件43和該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件44驅(qū)動(dòng)該第二水平平臺(tái)42在X軸和Y軸方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)在各個(gè)自由度的自由調(diào)節(jié)，并且不會(huì)出現(xiàn)卡死的不良現(xiàn)象。該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的調(diào)節(jié)范圍是：沿X軸方向的移動(dòng)范圍：±50mm；沿Y軸方向的移動(dòng)范圍：±50mm；繞X軸的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍：±5°；繞Y軸的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍：±5°；繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍：±5°。

優(yōu)選地，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件21呈三角形地布置在該支撐平臺(tái)10上。例如，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件21分別設(shè)置在該支撐平臺(tái)10的三個(gè)側(cè)部。

進(jìn)一步地，該第一水平平臺(tái)41的端部的兩側(cè)分別軸連接于該工作平臺(tái)30，該第二水平平臺(tái)42的端部的兩側(cè)分別軸連接于該第一水平平臺(tái)41的側(cè)部。更更進(jìn)一步地，該第一水平平臺(tái)41的端部的兩側(cè)分別通過一個(gè)鉸鏈軸45連接于該工作平臺(tái)30，該第二水平平臺(tái)42的端部的兩側(cè)分別通過一個(gè)鉸鏈軸45連接于該第一水平平臺(tái)41的側(cè)部。

如圖2和圖3，各個(gè)該平面調(diào)節(jié)組件21分別包括一個(gè)平面調(diào)節(jié)電機(jī)211、一個(gè)減速器212、一個(gè)聯(lián)軸器213、一個(gè)絲桿214、一個(gè)螺母215、一個(gè)第一方向滑軌216、一個(gè)第二方向滑軌217、一個(gè)活動(dòng)座218以及一個(gè)軸承219，該平面調(diào)節(jié)電機(jī)211、該減速器212、該聯(lián)軸器213、該絲桿214、該螺母215、該第一方向滑軌216、該第二方向滑軌217分別設(shè)置于該支撐平臺(tái)10、該減速器212設(shè)置于該平面調(diào)節(jié)電機(jī)211、該聯(lián)軸器213的兩端分別連接于該減速器212和該絲桿214，該螺母215可移動(dòng)地設(shè)置于該絲桿214，并且該螺母215固定于該活動(dòng)座218，該軸承219設(shè)置于該活動(dòng)座218，并且該軸承219連接于該工作平臺(tái)30，該第一方向滑軌216和該第二方向滑軌217呈十字形布置，該活動(dòng)座218能夠分別被驅(qū)動(dòng)以沿著該第一方向滑軌216和該第二方向滑軌217中的一個(gè)移動(dòng)。三個(gè)該平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)211能夠相互配合以驅(qū)動(dòng)該工作平臺(tái)30在X軸和Y軸方向移動(dòng)和在Z軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)。

該活動(dòng)座218的底面設(shè)有第一開槽，該第一方向滑軌216設(shè)置于在該活動(dòng)座218的該第一開槽，以使該活動(dòng)座218能夠沿著該第一方向滑軌216滑動(dòng)，該活動(dòng)座218的上面設(shè)有的第二開槽，該第二方向滑軌217設(shè)置在該活動(dòng)座218的該第二開槽，以使該活動(dòng)座218能夠沿著該第二方向滑軌217滑動(dòng)，該第一開槽的延伸方向和該第二開槽的延伸方向相互垂直。

如圖2，該第一轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件43包括一個(gè)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)431、一個(gè)第一升降機(jī)432、一個(gè)第一轉(zhuǎn)接件433以及一個(gè)第一鋼球434，該第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)431和該第一升降機(jī)432相鄰地設(shè)置于該支撐平臺(tái)10，并且該第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)431能夠驅(qū)動(dòng)該第一升降機(jī)432工作，該第一轉(zhuǎn)接件433設(shè)置于該第一升降機(jī)432的上部，該第一鋼球434設(shè)置于該第一轉(zhuǎn)接件433的上端部，并且該第一鋼球434和該第一水平平臺(tái)41接觸。

該第二轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)組件44包括一個(gè)第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)441、一個(gè)第二升降機(jī)442、一個(gè)第二轉(zhuǎn)接件443以及一個(gè)第二鋼球444，該第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)441和該第二升降機(jī)442相鄰地設(shè)置于該支撐平臺(tái)10，并且該第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)441能夠驅(qū)動(dòng)該第二升降機(jī)442工作，該第二轉(zhuǎn)接件443設(shè)置于該第二升降機(jī)441的上部，該第二鋼球444設(shè)置于該第二轉(zhuǎn)接件443的上端部，并且該第二鋼球444和該第二水平平臺(tái)42接觸。

該第一轉(zhuǎn)接件433的上端部設(shè)有一個(gè)球窩，該第一鋼球434設(shè)置于該第一轉(zhuǎn)接件433的該球窩，該第二轉(zhuǎn)接件443的上端部設(shè)有一個(gè)球窩，該第二鋼球444設(shè)置于該第二轉(zhuǎn)接件443的該球窩，以保證該水平調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)40的可靠性。

該空間復(fù)用的超薄五自由度對(duì)接平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)控制分析。

P_i′為連接桿P_iL_i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，記為如圖4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

P_i＝TP_i′；i＝1,2,3 (1)

式中：P_i為連接桿P_iL_i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

P_i＝[P_ix P_iy P_iz]^T (2)

P_i′＝[P′_ix P′_iy P′_iz]^T (3)

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(4)表示在固定坐標(biāo)系{o-xyz}下，動(dòng)坐標(biāo)系{o′-x′y′z′}繞Z軸旋轉(zhuǎn)θ角，沿X，Y軸平移ΔX，ΔY所得到的相對(duì)于固定坐標(biāo)系的齊次變換矩陣。

P_i′可由結(jié)構(gòu)尺寸直接得P₁(-a,-b)、P₂(a,-b)、P₃(a,b)、P₄(-a,b)。

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)(θ,0,0)后，P_i由式(1)可直接求得：設(shè)連接桿P_iL_i與十字滑軌的連接點(diǎn)L_i在固定坐標(biāo)系中的坐標(biāo)矢量為

L_i＝[L_ix L_iy L_iz 1](i＝1,2,3) (5)

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

l²＝(L_iz-P_iz)²＝(L_ix-P_ix)²+(L_iy-P_iy)²+(L_iz-P_iz)² (6)

即(L_ix-P_ix)²+(L_iy-P_iy)²＝0 (7)

式(7)要成立，須有：

L_ix＝P_ix,L_iy＝P_iy (8)

式(8)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。

鋼球到鉸鏈的距離是隨著平面調(diào)整機(jī)構(gòu)的變化而變化的，要確定水平調(diào)整機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角與上升高度的關(guān)系，必須確定鋼球到鉸鏈的距離與平面調(diào)整機(jī)構(gòu)沿X軸和Y軸的位移以及繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。鋼球上升的情況如圖5所示。

頂升Y板的鋼球到鉸鏈之間的距離為：

L_y＝L_1y cos(θ₁+θ)+L_2y+y cos(θ₁+θ)+x sin(θ₁+θ) (9)

確定了鋼球到鉸鏈的距離與平面調(diào)整機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系后，就可以確定水平調(diào)整機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與上升高度的關(guān)系了。

初始時(shí)頂升Y板的鋼球與水平面的距離為：

H_1y＝L_y tanα₁-r/cosα₁ (10)

轉(zhuǎn)動(dòng)α角后鋼球中心到水平面的距離為：

H_2y＝L_y tan(α₁+α)-r/cos(α₁+α) (11)

則Y板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與鋼球上升高度的關(guān)系為：

ΔH_y＝H_2y-H_1y＝L_y tan(α₁+α)-r/cos(α₁+α)-(L_y tanα₁-r/cosα₁) (12)

其中L1y為初始時(shí)鋼球到Y(jié)板旋轉(zhuǎn)中心的距離，L2y為Y板旋轉(zhuǎn)中心到鉸鏈的距離，θ1為初始時(shí)平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與X軸的夾角，x為平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿X軸的移動(dòng)的位移，y為平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿Y軸的移動(dòng)的位移，θ為平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。α1為初始時(shí)Y板與水平面的夾角，α為Y板繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。r為鋼球的半徑。

X板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與上升高度的關(guān)系還與Y板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度有關(guān)

則頂升X板的鋼球到鉸鏈之間的距離為：

L_x＝L_1x cos(θ₁+θ)+L_2x+x sin(α₁+α)cos(θ₁+θ)+y sin(θ₁+θ) (13)

頂升X板的鋼球到鉸鏈的距離還與Y板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度有關(guān)。

初始時(shí)頂升X板的鋼球與水平面的距離為：

H_1x＝L_x tanβ₁-r cos(α₁+α)/cosβ₁ (14)

轉(zhuǎn)動(dòng)β角后鋼球中心到水平面的距離為：

H_2x＝L_x tan(β₁+β)-r cos(α₁+α)/cos(β₁+β) (15)

X板轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與鋼球上升高度的關(guān)系為：

其中L1x為初始時(shí)鋼球到X板旋轉(zhuǎn)中心的距離，L2x為X板旋轉(zhuǎn)中心到鉸鏈的距離，θ1為初始時(shí)平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與X軸的夾角，x為平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿X軸的移動(dòng)的位移，y為平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿Y軸的移動(dòng)的位移，θ為平面調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)繞Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，α1為初始時(shí)Y板與水平面的夾角，α為Y板繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，β1為初始時(shí)X板與水平面的夾角，β為X板繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度，r為鋼球的半徑。

當(dāng)板在水平面上方時(shí)角度為正，當(dāng)板在水平面下方時(shí)角度為負(fù)。

以上對(duì)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，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)。