[发明专利]基于大尺度三维空间的六自由度定位系统及定位方法

说明书

本发明公开了一种基于大尺度三维空间的六自由度定位系统及定位方法，其中，该系统包括：三维空间全局定位基准和被测模块；三维空间全局定位基准用于通过多个激光面的交点确定目标定位点；被测模块安装在被测设备上，在三维空间全局定位基准确定的三维空间内移动，用于测量被测模块与目标定位点之间的六自由度的位姿差异，以根据位姿差异对被测设备进行位置和姿态补偿，在三维空间内对被测设备进行定位。该系统可对移动式机器人和机械臂等在大尺度三维空间内非接触测量的情况下实现六自由度精确定位，系统结构简单、用途广泛。

技术领域

本发明涉及空间定位技术领域，特别涉及一种基于大尺度三维空间的六自由度定位系统及定位方法。

背景技术

随着人口老龄化加剧、劳动力成本上升等社会问题的出现，制造业对能够在大尺度三维空间内(如工厂、仓库内)实现自由移动和定位操作的设备，如机器人、机械臂、AGV等的需求陡然提升。不难看出，实现上述功能的一项关键的技术难点是如何在大尺度三维空间内对被定位设备进行全局的精确定位。否则，在无法保证精度的基础上难以实现上述设备在空间内的准确操作。然而，考虑到(1)三维空间基准的尺寸较大，保证全局定位精度的难度较高；(2)定位系统不能够干扰被定位设备的正常运行，需要进行非接触式定位。故传统的市面上的定位测量方案难以直接应用于大尺度三维空间内的定位。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种基于大尺度三维空间的六自由度定位系统，该系统可以解决移动式机器人、机械臂等在大尺度三维空间内的六自由度精确定位问题，具有结构简单、非接触测量、用途广泛等优点。

本发明的另一个目的在于提出一种基于大尺度三维空间的六自由度定位方法。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种基于大尺度三维空间的六自由度定位系统，包括：

三维空间全局定位基准(1)和被测模块(2)；

所述三维空间全局定位基准(1)用于通过多个激光面的交点确定目标定位点；

所述被测模块安装在被测设备上，在所述三维空间全局定位基准确定的三维空间内移动，用于测量所述被测模块与所述目标定位点之间的六自由度的位姿差异，以根据所述位姿差异对所述被测设备进行位置和姿态补偿，在三维空间内对所述被测设备进行定位。

本发明实施例的基于大尺度三维空间的六自由度定位系统，通过合理设计三维空间全局定位基准对目标定位点进行指示，设计安装在被测设备(机器人、机械臂等)上的被测模块，通过被测模块上的感应元件(一维光敏感位置传感器等)反映被测模块相对于目标定位点的位姿，进而引导被测设备的最终精确定位。该系统结构简单，测量为非接触测量，在三维空间内(尤其指工厂、仓库等三维空间内)实现六自由度定位，具有广阔的应用前景。

另外，根据本发明上述实施例的基于大尺度三维空间的六自由度定位系统还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述三维空间全局定位基准(1)包括：第一水平直线运动模组(3)、第二水平直线运动模组(4)、第三水平直线运动模组(5)、第四水平直线运动模组(6)、第一竖直直线运动模组(7)、第二竖直直线运动模组(8)；

所述第一水平直线运动模组(3)与所述第三水平直线运动模组(5)互相平行，设置在所述三维空间全局定位基准(1)的两侧；

所述第二水平直线运动模组(4)与所述第四水平直线运动模组(6)互相平行，设置在所述三维空间全局定位基准(1)的另外两侧；

所述第一水平直线运动模组(3)和所述第三水平直线运动模组(5)与所述第二水平直线运动模组(4)和所述第四水平直线运动模组(6)互相垂直；