[发明专利]一种随位并联三坐标定位器组的调姿方法

权利要求书

1.一种随位并联三坐标定位器组的调姿方法，其特征在于随位并联三坐标定位器组由N台三坐标随位串联定位器通过随位并联而组成，其中N≥3，所述的三坐标随位串联定位器，依次由底座、三坐标运动机构、末端定位器串联而成，所述的三坐标运动机构由第一坐标模块、第二坐标模块、第三坐标模块随位串联而成，所述的末端定位器含有定位点P，随位并联三坐标定位器组的调姿方法，包含以下步骤：

步骤1建立定位和调姿用的参考坐标系CCS_坐标系，参考坐标系CCS_坐标系相对于工作场景固定不变；

步骤2将第i台三坐标随位串联定位器移动至工件的定位点P^i'处，其中i∈[1 N]，使工件的定位点P^i'处于三坐标随位串联定位器中对应的定位点Pⁱ的定位包络空间内，然后固定第i台三坐标随位串联定位器；

步骤3建立第i台三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系包含以下步骤：

(3-1)将第i台三坐标随位串联定位器的三坐标运动机构回零，以末端定位器的定位点Pⁱ为的原点；

(3-2)以第i台三坐标随位串联定位器中第一坐标模块的移动方向为的X坐标方向，以第二坐标模块的移动方向为的Y坐标方向，以第三坐标模块的移动方向为的Z坐标方向，X→Y→Z需满足右手定则；

步骤4标定参考坐标系CCS_坐标系相对于第i台三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系的转换关系包含以下步骤：

(4-1)移动第i台三坐标随位串联定位器的三个坐标模块，使定位点Pⁱ处于四个不共面的位置，分别记为：

(4-2)测得相对于CCS_坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：

(4-3)测得相对于的坐标值，记为齐次坐标形式：

(4-4)标定随位斜角坐标系相对于参考坐标系CCS_坐标系的转换关系

步骤5测得工件的定位点P^i'相对于参考坐标系CCS_坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：

步骤6将工件的定位点P^i'相对于参考坐标系CCS_坐标系的坐标值转换为相对于对应的三坐标随位串联定位器的随位斜角坐标系的坐标值，记为齐次坐标形式：

步骤7移动第i台三坐标随位串联定位器的三个坐标模块，使定位点Pⁱ移动到的坐标值位置处，完成随位并联的N台三坐标随位串联定位器组对工件的定位；

步骤8标定工件的位姿，包含以下步骤：

(8-1)建立调姿用的工件坐标系PCS_坐标系，工件坐标系PCS_坐标系相对于工件固定不变；

(8-2)以随位并联的三坐标随位串联定位器组定位工件时的状态为初始状态，测得工件坐标系PCS_坐标系相对于参考坐标系CCS_坐标系的初始位姿用矩阵表示为：

(8-3)以工件需要调姿到的最终位姿状态为目标状态，调用已知的工件坐标系PCS_坐标系相对于参考坐标系CCS_坐标系的目标位姿用矩阵表示为：

步骤9规划调姿路径，包含以下步骤：

(9-1)利用和的组成元素构建中间变量r、s、t

(9-2)利用和的组成元素，以及所构建的r、s、t，求解调姿路径的坐标分量[φ θ ω]^T

步骤10求解随位并联的第i台三坐标随位串联定位器参与调姿运动时的相对于的坐标值，记为齐次坐标形式

其中式中c表示余弦函数cos，s表示正弦函数sin；

步骤11将随位并联的N台三坐标随位串联定位器进行实时协同运动，第i台三坐标随位串联定位器的定位点Pⁱ运动到的坐标值位置处，完成随位并联的三坐标随位串联定位器组对工件的调姿。

2.根据权利要求1所述的一种随位并联三坐标定位器组的调姿方法，其特征在于三坐标定位器是三坐标随位串联定位器，正交串联，或斜交串联。