本發(fā)明涉及一種用于對(duì)接模塊的柔性裝校系統(tǒng)，屬于對(duì)接模塊裝校領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

空間裝校對(duì)接技術(shù)已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、國防工業(yè)以及航空航天工業(yè)中，確保裝校過程的對(duì)接質(zhì)量和工作效率是該技術(shù)的關(guān)鍵所在。由于對(duì)接件形狀尺寸各異，在裝校對(duì)接過程中，還受到各種干擾，使得對(duì)接件出現(xiàn)位姿的不準(zhǔn)確，嚴(yán)重影響裝校質(zhì)量，需對(duì)對(duì)接件位姿進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整。若采用人工干預(yù)，則會(huì)大幅提高成本，耗時(shí)耗力，裝校質(zhì)量也不能很好地保證?，F(xiàn)有的多數(shù)多自由度裝校系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且成本較高，不能滿足大規(guī)模推廣自動(dòng)精準(zhǔn)裝校系統(tǒng)的要求，因此提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)，該系統(tǒng)在裝校過程中能夠不斷地實(shí)時(shí)檢測(cè)對(duì)接件位姿，并通過控制平臺(tái)的x，y向移動(dòng)，保證對(duì)接件的豎直上升，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)安裝。因此，本發(fā)明提供一種基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)，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基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)，以用于各類模塊的準(zhǔn)確安裝，其中該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)精度高、響應(yīng)時(shí)間短，并且能夠根據(jù)模塊的實(shí)時(shí)位姿自動(dòng)調(diào)整運(yùn)動(dòng)方向及速度，以實(shí)現(xiàn)模塊的精準(zhǔn)安裝。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)包括一個(gè)z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成的三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和一個(gè)偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成的三個(gè)角位移運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的各個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)分層實(shí)現(xiàn)，其串聯(lián)在一起以形成該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)。該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的串聯(lián)順序?yàn)樵搝向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過z向基座和一套z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，該z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由一個(gè)z向伺服電機(jī)通過一個(gè)z向絲杠驅(qū)動(dòng)一個(gè)z向絲杠螺母帶動(dòng)兩個(gè)z向滑塊沿著一對(duì)z向軌道運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)z方向的運(yùn)動(dòng)。

該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由固定的該z向基座和轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)下調(diào)整平面來實(shí)現(xiàn)的，該下調(diào)整平面的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過一個(gè)俯仰伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)固定在一個(gè)轉(zhuǎn)接板上的一個(gè)升降機(jī)的一個(gè)推動(dòng)軸伸縮以及該轉(zhuǎn)接板繞著一對(duì)銅套的軸心擺動(dòng)，從而使該下調(diào)整平面繞著固定在該z向基板上的另一端的一個(gè)單鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，其中該下調(diào)整平臺(tái)繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

相應(yīng)地，該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)上調(diào)整平面實(shí)現(xiàn)的，該上調(diào)整平面的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過一個(gè)滾轉(zhuǎn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)固定在該下調(diào)整平面上的該升降機(jī)的該推力軸伸縮以及該轉(zhuǎn)接板繞著該銅套的軸心擺動(dòng)，從而使得該上調(diào)整平面繞著固定在該下調(diào)整平臺(tái)上的另一端的該單鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)，其中該上調(diào)整平面繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過上述的俯仰運(yùn)動(dòng)和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了平面的水平調(diào)整。

該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要通過一個(gè)偏航轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)在安放于一個(gè)軸承保持架上的滾珠表面轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。該軸承保持架放置在該偏航轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)與該上調(diào)整平面之間，各部分通過一根中心軸連接起來，同時(shí)由于該上調(diào)整平面中部有直徑為100mm的通孔，該中心軸可以在該通孔范圍內(nèi)移動(dòng)，因此該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)小范圍的x向和y向的直線運(yùn)動(dòng)，為了防止脫落，該中心軸下端安裝了一個(gè)直徑大于該上調(diào)整平面的該通孔的該直徑的擋片，再用一個(gè)軸用彈性擋圈進(jìn)行軸向固定。

該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過一個(gè)x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與一對(duì)x向?qū)к墎韺?shí)現(xiàn)，一個(gè)x向伺服電機(jī)通過一個(gè)x向絲杠驅(qū)動(dòng)一個(gè)x向絲杠螺母帶動(dòng)四個(gè)x向滑塊沿著該x向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)，從而讓該x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)沿著該x向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。

該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過一個(gè)y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)與一對(duì)y向?qū)к墎韺?shí)現(xiàn)，一個(gè)y向伺服電機(jī)通過一個(gè)y向絲杠驅(qū)動(dòng)一個(gè)y向絲杠螺母帶動(dòng)四個(gè)y向滑塊沿著該y向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)，從而讓該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)沿著該y向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供一種基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)，其包括一個(gè)z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及一個(gè)y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)自下而上地依次串聯(lián)在一起，以形成該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)包括一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)以及一個(gè)安裝座，該安裝座設(shè)置于該轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)，該轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)設(shè)置于該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一個(gè)對(duì)接模塊可拆卸地安裝于該安裝座，實(shí)現(xiàn)柔性裝校。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該基于自平衡的自適應(yīng)裝校系統(tǒng)包括一個(gè)檢測(cè)模塊以及一個(gè)控制模塊，該檢測(cè)模塊、該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別連接于該控制模塊，在該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)該對(duì)接模塊上升的過程中，該檢測(cè)模塊檢測(cè)該對(duì)接模塊的位姿，以在與預(yù)期位姿進(jìn)行比較后，通過該控制模塊控制該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)來調(diào)整該對(duì)接模塊的位姿。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該檢測(cè)模塊實(shí)時(shí)地檢測(cè)該對(duì)接模塊的位姿。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)包括一框架，該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別安裝于該框架的內(nèi)部。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)z向基座以及一個(gè)z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于該框架，該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于該z向基座，該z向基座被驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)z向伺服電機(jī)、一個(gè)z向絲杠、一個(gè)z向絲杠螺母、一對(duì)z向滑塊、一對(duì)z向?qū)к?，該z向絲杠可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該z向伺服電機(jī)、該z向絲杠螺母可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該z向絲杠、該z向滑塊固定連接于該z向絲杠螺母，該z向基座固定連接于該z向滑塊，該z向伺服電機(jī)通過該z向絲杠驅(qū)動(dòng)該z向絲杠螺母帶動(dòng)該z向滑塊移動(dòng)，以使該z向滑塊帶動(dòng)該z向基座沿著該z向?qū)к夁\(yùn)動(dòng)。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)形成一個(gè)水平調(diào)整平臺(tái)，該水平調(diào)整平臺(tái)包括一個(gè)上調(diào)整平臺(tái)以及一個(gè)下調(diào)整平臺(tái)，該下調(diào)整平臺(tái)可調(diào)整地設(shè)置于該z向基座，該上調(diào)整平臺(tái)可調(diào)整地設(shè)置于該下調(diào)整平臺(tái)，該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置于該上調(diào)整平臺(tái)。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、一對(duì)x向?qū)к?、一個(gè)x向伺服電機(jī)、一個(gè)x向絲杠、一個(gè)x向絲杠螺母以及四個(gè)x向滑塊，該x向絲杠可驅(qū)動(dòng)地連接于該x向伺服電機(jī)，該x向絲杠螺母可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該x向絲杠，該x向滑塊固定連接于該x向絲杠螺母，該x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)固定連接于該x向滑塊，該x向滑塊可移動(dòng)地設(shè)置于該x向?qū)к?，其中該x向伺服電機(jī)通過該x向絲杠驅(qū)動(dòng)該x向絲杠螺母帶動(dòng)該x向滑塊沿著該x向?qū)к壔瑒?dòng)，以帶動(dòng)該x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

作為對(duì)本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施例，該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、一對(duì)y向?qū)к?、一個(gè)y向伺服電機(jī)、一個(gè)y向絲杠、一個(gè)y向絲杠螺母以及四個(gè)y向滑塊，該y向絲杠可驅(qū)動(dòng)地連接于該y向伺服電機(jī)，該y向絲杠螺母可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該y向絲杠，該y向滑塊固定連接于該y向絲杠螺母，該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)固定連接于該y向滑塊，該y向滑塊可移動(dòng)地設(shè)置于該y向?qū)к墸渲性搚向伺服電機(jī)通過該y向絲杠驅(qū)動(dòng)該y向絲杠螺母帶動(dòng)該y向滑塊沿著該y向?qū)к壔瑒?dòng)，以帶動(dòng)該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的有益效果是：

本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)包括依次串聯(lián)在一起的一個(gè)z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、一個(gè)x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及一個(gè)y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的六個(gè)自由度能夠相互獨(dú)立控制、單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，可以避免各個(gè)自由度相互耦合產(chǎn)生的多解和誤差，從而提高該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的響應(yīng)速度和運(yùn)動(dòng)精度。

該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)采用層疊式的串聯(lián)機(jī)構(gòu)布置，能夠?qū)崿F(xiàn)空間復(fù)用，縮小了框架的寬度和提高了該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的整體剛度，從而使得該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更加緊湊和可靠。

該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)采用了自動(dòng)檢測(cè)與自動(dòng)控制裝置，實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)且快速地調(diào)整對(duì)接模塊的位姿和保證了對(duì)接模塊的豎直上升。

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是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的示意圖。

圖2是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的水平調(diào)整平臺(tái)簡(jiǎn)圖示意圖。

圖3是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的半剖示意圖。

圖4是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖示意圖。

圖5是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖示意圖。

圖6是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的虎克鉸的簡(jiǎn)圖示意圖。

圖7是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的全局坐標(biāo)系。

圖8是該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的x-z的平面示意圖。

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8所示，根據(jù)本發(fā)明的精神提供了一種基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)接模塊的精準(zhǔn)對(duì)接和安裝，其中該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)包括一個(gè)z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、一個(gè)俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、一個(gè)滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、一個(gè)偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、一個(gè)x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5以及一個(gè)y向運(yùn)動(dòng)該機(jī)構(gòu)6，該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)該機(jī)構(gòu)3、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5以及該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6依次串聯(lián)在一起形成一個(gè)該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)。

進(jìn)一步地，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)包括一個(gè)框架7，該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1、該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2、該滾轉(zhuǎn)γ運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3、該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4、該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5和該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6設(shè)置在該框架7的內(nèi)部。

如圖1所示，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)為一個(gè)六自由度串聯(lián)機(jī)構(gòu)，第一層是該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1，該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1設(shè)置在該框架7的內(nèi)部，通過該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1的一個(gè)z向基座11和一套z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12來實(shí)現(xiàn)。該z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12是由一個(gè)z向伺服電機(jī)121通過一個(gè)z向絲杠122驅(qū)動(dòng)一個(gè)z向絲杠螺母123帶動(dòng)一個(gè)z向滑塊124沿著一個(gè)z向?qū)к?25運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)z向運(yùn)動(dòng)，其中該z向?qū)к?25用螺母固定在該框架7的內(nèi)壁，并且兩個(gè)該z向?qū)к?25對(duì)稱分布。也就是說，該z向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)1包括該z向基座11和該z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12，該z向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)12進(jìn)一步包括該z向伺服電機(jī)121、該z向絲杠122、該z向絲杠螺母123、該z向滑塊124以及該z向?qū)к?25。

如圖2，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的一個(gè)水平調(diào)整平臺(tái)包括一個(gè)上調(diào)整平臺(tái)31以及一個(gè)下調(diào)整平臺(tái)21，該下調(diào)整平臺(tái)2能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由固定的一個(gè)z向基板24和轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)下調(diào)整平面28來實(shí)現(xiàn)的，該下調(diào)整平面28的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過一個(gè)俯仰伺服電機(jī)21驅(qū)動(dòng)固定在一個(gè)轉(zhuǎn)接板26上的一個(gè)升降機(jī)22的一個(gè)推力軸23伸縮以及該轉(zhuǎn)接板26繞著一個(gè)銅套25的軸心擺動(dòng)，其中該銅套25安裝在該z向基板24上的凹槽內(nèi)，從而使該下調(diào)整平面28繞著固定在該z向基板24的另一端的一個(gè)單鉸鏈27轉(zhuǎn)動(dòng)，其中該下調(diào)整平面28繞y軸轉(zhuǎn)動(dòng)。同理，該上調(diào)整平臺(tái)3實(shí)現(xiàn)滾轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)上調(diào)整平面31來實(shí)現(xiàn)的，該上調(diào)整平面31繞x軸轉(zhuǎn)動(dòng)。通過上述提及的俯仰運(yùn)動(dòng)和滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)平面的水平調(diào)整?？梢岳斫獾氖?，該俯仰α運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2和該滾轉(zhuǎn)β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)3形成該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的該水平調(diào)整平臺(tái)。

如圖3所示，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的偏航運(yùn)動(dòng)主要是通過一個(gè)偏航轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)41來實(shí)現(xiàn)，該偏航轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)41與該上調(diào)整平面31之間安裝有滾珠，該滾珠用軸承保持定位，各部分通過一個(gè)中心軸42連接起來，該中心軸42利用該偏航轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)41中部的凹槽進(jìn)行定位，由于該上調(diào)整平面31中部有直徑為100mm的通孔，該中心軸42可以在該通孔范圍內(nèi)移動(dòng)，因此該偏航β運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4也可以實(shí)現(xiàn)小范圍的x向和y向的直線運(yùn)動(dòng)。為了防止脫落，該中心軸42下端安裝了一個(gè)直徑大于該上調(diào)整平面31的通孔直徑的擋片43，再用一個(gè)軸用彈性擋圈44進(jìn)行軸向固定。

如圖4和圖5所示，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的該x向運(yùn)動(dòng)該機(jī)構(gòu)5和該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6的運(yùn)動(dòng)原理相同。

在圖4中，該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5通過一個(gè)x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)51與一個(gè)x向?qū)к?2來實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)x向伺服電機(jī)53通過一個(gè)x向絲杠54驅(qū)動(dòng)一個(gè)x向絲杠螺母55帶動(dòng)四個(gè)x向滑塊56沿著一個(gè)x向?qū)к?2運(yùn)動(dòng)，從而讓該x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)51沿著該x向?qū)к?2運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。也就是說，該x向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5包括該x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)51、該x向?qū)к?2、該x向伺服電機(jī)53、該x向絲杠54、該x向絲杠螺母55以及該x向滑塊56，該x向絲杠54可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該x向伺服電機(jī)53，該x向絲杠螺母55可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該x向絲杠54，該x向滑塊56固定連接于該x向絲杠螺母55，該x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)51連接于該x向滑塊56。當(dāng)該x向伺服電機(jī)53轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)該x向絲杠54轉(zhuǎn)動(dòng)，以使該x向絲杠螺母55在沿著該x向絲杠54移動(dòng)的同時(shí)通過該x向滑塊56帶動(dòng)該x向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)51運(yùn)動(dòng)。

在圖5中，該向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6通過一個(gè)y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)61與一個(gè)y向?qū)к?2來實(shí)現(xiàn)，其中一個(gè)y向伺服電機(jī)63通過一個(gè)y向絲杠64驅(qū)動(dòng)一個(gè)y向絲杠螺母66帶動(dòng)四個(gè)y向滑塊66沿著一個(gè)y向?qū)к?2運(yùn)動(dòng)，從而讓該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)61沿著該y向?qū)к?2運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。也就是說，該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6包括該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)61、該y向?qū)к?2、該y向伺服電機(jī)63、該y向絲杠64、該y向絲杠螺母66以及該y向滑塊66，該y向絲杠64可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該y向伺服電機(jī)63，該y向絲杠螺母66可驅(qū)動(dòng)地設(shè)置于該y向絲杠64，該y向滑塊66固定連接于該y向絲杠螺母66，該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)61連接于該y向滑塊66。當(dāng)該y向伺服電機(jī)63轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)驅(qū)動(dòng)該y向絲杠64轉(zhuǎn)動(dòng)，以使該y向絲杠螺母66在沿著該y向絲杠64移動(dòng)的同時(shí)通過該y向滑塊66帶動(dòng)該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)61運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)采用檢測(cè)技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)，在對(duì)接模塊(簡(jiǎn)稱模塊)上升的過程中不斷實(shí)時(shí)檢測(cè)該模塊的位姿，并與設(shè)定位姿進(jìn)行比較，以通過數(shù)模處理后控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速，使x向與y向平臺(tái)能夠分別獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，從而使該模塊保持豎直上升。如圖7示出的坐標(biāo)系，將該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)抽象成只有固定平臺(tái)和模塊組成的系統(tǒng)，建立如圖7所示的全局坐標(biāo)系oxyz。圖中l(wèi)是模塊長度，lxy，lyz分別是模塊在x-z，y-z平面的映射長度，θ是模塊與z軸方向的夾角，α，β分別是模塊在x-z，y-z平面的映射與z軸方向的夾角。則由圖7所示可知：

tan²θ＝tan²α+tan²β(1.1)

在模塊垂直向上的平衡位置附近有α，β＜＜1，則此時(shí)可以近似的認(rèn)為lxz≈lyz≈l。此時(shí)根據(jù)坐標(biāo)的定義，只考慮x-z平面內(nèi)情況如圖8所示：

其中mx為x軸方向上的平臺(tái)質(zhì)量，s為小質(zhì)量塊ds到平臺(tái)上模塊的長度，則有：

在本發(fā)明的該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)中因?yàn)樵趶V義坐標(biāo)上均無非有勢(shì)廣義外力作用，所以將拉格朗日方程式化為：

對(duì)于該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)而言，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的動(dòng)能t和勢(shì)能v分別可以通過下列方程組計(jì)算得出

為：

dv＝ρ·ds·gs·cosα(1.7)

由方程組(2.9)可以得到該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能分別是：

如果令則方程組(2.12)化簡(jiǎn)為

同理可以得出y-z平面方程組

由此可見，在將該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)在垂直向上的平衡位置附近進(jìn)行近似處理后，模塊在互相垂直的兩個(gè)方向上是非耦合的，因此可以在x、y兩個(gè)方向分別設(shè)計(jì)控制器而不必?fù)?dān)心兩個(gè)方向上的互相干擾的問題。

數(shù)學(xué)模型的線性化處理。

首先設(shè)該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的狀態(tài)變量為：

并取平衡狀態(tài)時(shí)各變量的值為零，記為x0＝0，該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的控制輸入為x，y向平臺(tái)的加速度，則：

將(1.11)式在平衡位置進(jìn)行taylor級(jí)數(shù)展開，并線性化可以得到：

求解后可得

同理求解

綜合式(1.15)、(1.16)、(1.17)可以得到該基于自平衡的自適應(yīng)柔性裝校系統(tǒng)的系統(tǒng)狀態(tài)空間方程為：

如圖6所示，模塊通過夾具安裝定位在隨動(dòng)的一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)8上，而該轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)8與一個(gè)外圈9a和一個(gè)安裝座9b構(gòu)成一個(gè)虎克鉸，該安裝座9b與該y向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)6的該y向運(yùn)動(dòng)平臺(tái)61固連，可實(shí)現(xiàn)模塊的俯仰與滾轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過控制x，y平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)模塊的豎直上升。

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)。