專利名稱：六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空間位移測試技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種對物體空間運動進行六 自由度解耦的六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)過程中，對物體空間運動的測量要求越來越高，如高精度工業(yè)制造中 機床微動測量、遠程發(fā)射或彈射裝置中，發(fā)射架發(fā)射期間的微動測量等，而影響測量的一個 重要因素就是物體在空間的微動有時候是六個自由度，也就是物體沿X軸移動、沿X軸轉(zhuǎn) 動、沿Y軸移動、沿Y軸轉(zhuǎn)動、沿Z軸移動、沿Z軸轉(zhuǎn)動。當機床推動工件運動后，機床中相 關(guān)部件受到工件的反作用力，發(fā)生六個自由度細微運動。同理，當彈射物噴射出發(fā)射架或彈 射筒的同時，彈射物的反作用力也會造成發(fā)射架或彈射筒產(chǎn)生細微運動。只有測得這些細 微運動以后，才能對機床、發(fā)射架或彈射筒等進行準確的糾偏復(fù)原?，F(xiàn)有技術(shù)的缺點是還沒有一種技術(shù)能夠測量空間任意物品在這六個自由度的細 微運動量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)，能夠測量出空間任意物品在六 個自由度的細微運動量。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)，其關(guān)鍵在于由支撐 框、X向坐標傳動機構(gòu)、Y向坐標傳動機構(gòu)、Z向坐標傳動機構(gòu)組成；所述X向坐標傳動機構(gòu)設(shè)置有X向移動副，該X向移動副的固定導軌與所述支撐 框固定在一起，X向移動副的滑動標尺穿過所述固定導軌，所述滑動標尺上安裝有第一關(guān) 節(jié)，滑動標尺經(jīng)第一關(guān)節(jié)鉸接在第一擺桿的前端，該第一擺桿的尾端安裝有第二關(guān)節(jié)，第一 擺桿經(jīng)第二關(guān)節(jié)鉸接在第二擺桿的一端，該第二擺桿的另一端安裝有球頭關(guān)節(jié)，所述第一 擺桿和第二擺桿所在的平面與所述滑動標尺相垂直；球頭關(guān)節(jié)固定在被測物體上，當被測物體沿X向移動時，其移動距離就體現(xiàn)為固 定導軌和滑動標尺之間的相互位移。第一擺桿、第二擺桿，以及第一擺桿前端與第二擺桿的另一端D點之間的連線組 成在平面中的可變?nèi)切?，當被測物體沿X向軸向轉(zhuǎn)動時，D點處的球頭關(guān)節(jié)隨被測物體的 轉(zhuǎn)動而移動，帶動了可變?nèi)切蔚男巫儯捎诘跀[桿和第二擺桿的長度不變，通過測得第 一擺桿和第二擺桿之間的夾角，由于第一擺桿前端在平面內(nèi)的位置不變，因此，通過“邊角 邊”就能確定三角形的形狀，相應(yīng)就能獲得D點的移動距離，求得被測物體沿X向轉(zhuǎn)動的角 度。所述Y向坐標傳動機構(gòu)、Z向坐標傳動機構(gòu)與X向坐標傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)一致，其區(qū) 別在于；所述X向移動副的固定導軌和滑動標尺與X軸平行布置；
所述Y向移動副的固定導軌和滑動標尺與Y軸平行布置；所述Z向移動副的固定導軌和滑動標尺與Z軸平行布置。六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)可以分解出空間運動物體六個自由度上的運動分量，即物 體沿X軸、Y軸、Z軸的平動及沿三個軸的轉(zhuǎn)動分量。所述支撐框設(shè)置有X平面、Y平面和Z平面，所述X平面、Y平面和Z平面互相垂 直，且所述χ平面與X軸垂直，Y平面與Y軸垂直，Z平面與Z軸垂直。所述第一關(guān)節(jié)安裝有角位移傳感器，所述第二關(guān)節(jié)也安裝有角位移傳感器。角位移傳感器可以檢測第一擺桿和第二擺桿之間的夾角變化，以及第一擺桿相對 于其前端的角度變化。本發(fā)明的顯著效果是本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，維修簡單，能夠測量出 空間任意物品在六個自由度的細微運動量，可根據(jù)被測物體的大小及運動條件靈活選擇各 桿的長度。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是X向坐標傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1、2所示一種六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)，由支撐框1、X向坐標傳動機構(gòu)、Y向 坐標傳動機構(gòu)、Z向坐標傳動機構(gòu)組成；所述X向坐標傳動機構(gòu)設(shè)置有X向移動副X2，該X向移動副X2的固定導軌Ia與 所述支撐框1固定在一起，X向移動副X2的滑動標尺Ib穿過所述固定導軌la，所述滑動標 尺Ib上安裝有第一關(guān)節(jié)3，滑動標尺Ib經(jīng)第一關(guān)節(jié)3鉸接在第一擺桿4的前端，該第一擺 桿4的尾端安裝有第二關(guān)節(jié)5，第一擺桿4經(jīng)第二關(guān)節(jié)5鉸接在第二擺桿6的一端，該第二 擺桿6的另一端D安裝有球頭關(guān)節(jié)，所述第一擺桿4和第二擺桿6所在的平面a與所述滑 動標尺Ib相垂直；所述Y向坐標傳動機構(gòu)、Z向坐標傳動機構(gòu)與X向坐標傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)一致，其區(qū) 別在于；所述X向移動副X2的固定導軌Ia和滑動標尺Ib與X軸平行布置；所述Y向移動副Y2的固定導軌加和滑動標尺2b與Y軸平行布置；所述Z向移動副Z2的固定導軌3a和滑動標尺北于Z軸平行布置。所述支撐框1設(shè)置有X平面、Y平面和Z平面，所述X平面、Y平面和Z平面互相垂 直，且所述χ平面與X軸垂直，Y平面與Y軸垂直，Z平面與Z軸垂直。所述第一關(guān)節(jié)3安裝有角位移傳感器，所述第二關(guān)節(jié)5也安裝有角位移傳感器。本發(fā)明中關(guān)鍵運動部件是坐標傳動機構(gòu)。其傳動原理圖為圖2。球頭關(guān)節(jié)為坐標 傳動機構(gòu)與被測物體的連接物。擺桿之間的連接運動副為空間鉸鏈。從其空間布置可以看出，本發(fā)明并沒有阻礙到空間被測物體的運動，對于各個測 量點，即D點，被測物體的運動可以轉(zhuǎn)化為各平動桿的移動及各轉(zhuǎn)動桿的轉(zhuǎn)動。
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本發(fā)明自由度的計算公式可見P = 6 X n-5 X P「4 X P4_3 X P3_2 X P2-P1= 6X10-5X9-3X3 = 6式中，η為機構(gòu)中活動零件的個數(shù)，Pi為機構(gòu)中限制i個自由度的約束個數(shù)。3個測量點，也就是3個D點的坐標，即為被測空間運動物體上不共線的三個點，由 此三個點的空間坐標，可以完全確定被測物體在空間的位置狀態(tài)。同時，測出不同時刻該三 個點的空間坐標，與原始的坐標進行比較，就可以得出該運動時刻空間運動物體的六自由 度的改變量大小。用此裝置測量各檢測D點的空間坐標十分方便，只須在位移副處安裝光柵尺，在 各轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)處安裝圓光柵，就可方便讀出任意時刻的直線位移及角位移。由于光柵尺檢測 尺寸精度十分高，因此該裝置可以用于精度要求較高的檢測場合。 通過其初始的空間坐標值
權(quán)利要求
1.一種六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)，其特征在于由支撐框(ι)、χ向坐標傳動機構(gòu)、Y向坐 標傳動機構(gòu)、Z向坐標傳動機構(gòu)組成；所述X向坐標傳動機構(gòu)設(shè)置有X向移動副(X2)，該X向移動副(X2)的固定導軌(Ia) 與所述支撐框(1)固定在一起，X向移動副(X2)的滑動標尺(Ib)穿過所述固定導軌(Ia)， 所述滑動標尺(Ib)上安裝有第一關(guān)節(jié)(3)，滑動標尺(Ib)經(jīng)第一關(guān)節(jié)C3)鉸接在第一擺 桿的前端，該第一擺桿的尾端安裝有第二關(guān)節(jié)(5)，第一擺桿(4)經(jīng)第二關(guān)節(jié)(5) 鉸接在第二擺桿(6)的一端，該第二擺桿(6)的另一端(D)安裝有球頭關(guān)節(jié)，所述第一擺桿 (4)和第二擺桿(6)所在的平面(a)與所述滑動標尺(Ib)相垂直；所述Y向坐標傳動機構(gòu)、Z向坐標傳動機構(gòu)與X向坐標傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)一致，其區(qū)別在于；所述X向移動副(X2)的固定導軌(Ia)和滑動標尺(Ib)與X軸平行布置； 所述Y向移動副(Y2)的固定導軌Oa)和滑動標尺Ob)與Y軸平行布置； 所述Z向移動副(Z2)的固定導軌(3a)和滑動標尺(3b)與Z軸平行布置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu).其特征在于所述支撐框(1)設(shè)置 有X平面、Y平面和Z平面，所述X平面、Y平面和Z平面互相垂直，且所述X平面與X軸垂 直，Y平面與Y軸垂直，Z平面與Z軸垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)，其特征在于所述第一關(guān)節(jié)(3)安 裝有角位移傳感器，所述第二關(guān)節(jié)( 也安裝有角位移傳感器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種六自由度并聯(lián)解耦機構(gòu)，其特征在于由支撐框、X向坐標傳動機構(gòu)、Y向坐標傳動機構(gòu)、Z向坐標傳動機構(gòu)組成；X向坐標傳動機構(gòu)設(shè)置有X向移動副，該X向移動副的固定導軌與支撐框固定在一起，滑動標尺穿過固定導軌，所述滑動標尺上安裝有第一關(guān)節(jié)，滑動標尺經(jīng)第一關(guān)節(jié)鉸接在第一擺桿的前端，該第一擺桿的尾端安裝有第二關(guān)節(jié)，第一擺桿經(jīng)第二關(guān)節(jié)鉸接在第二擺桿的一端，該第二擺桿的另一端安裝有球頭關(guān)節(jié)，第一擺桿和第二擺桿所在的平面與所述滑動標尺相垂直。其顯著效果是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，維修簡單，能夠測量出空間任意物品在六個自由度的細微運動量，可根據(jù)被測物體的大小及運動條件靈活選擇各桿的長度。
文檔編號G01B11/26GK102109327SQ201010563130
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者劉小波, 孫小勇, 宋代平, 梁冰, 謝志江 申請人:重慶大學