[发明专利]一种混联六自由度位姿调整机构及其目标位姿调整方法

说明书

本发明涉及一种混联六自由度位姿调整机构，包括基座、横移驱动机构、横移平台、纵移驱动机构、转动支撑平台、转动机构、转动平台、三组运动支链以及末端负载平台；横移平台通过横移驱动机构安装于基座上，以在其驱动下进行横向移动，转动支撑平台通过纵移驱动机构安装于横移平台上，以在其驱动下进行纵向移动，转动平台通过转动机构安装于转动支撑平台上，以在其驱动下进行绕竖直方向的转动，三组对称布置的运动支链一端与转动平台转动连接，另一端与末端负载平台通过球铰连接；通过横移平台、转动支撑平台、转动平台以及三组运动支链的协调运动，在一定工作空间内实现对末端负载的六自由度位姿调整。该机构可以对末端负载进行全自由度位姿调整。

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，具体涉及一种混联六自由度位姿调整机构及其目标位姿调整方法。

背景技术

在军事与化工等领域常需要对一些重载危险品进行装卸，将危险品移动至目标位置后，要对其进行升、降、纵向移动、横向移动、回转、俯仰、滚动等位姿调整，使其吊耳能与目标挂点进行精确对接。基于人力的操作方式效率低，对操作人员的专业素养和身体素质要求较高，且常需要多人配合完成作业，此外在一些低矮挂点空间作业时，人力操作费时费力；另一种基于液压驱动的操作方式，能够满足大负载作业要求的同时，平台质量大，通常需要人工手动遥控以开环控制形式完成危险品装卸操作，自动化控制精度低，挂载作业时需要操作人员配合完成，对操作人员的操作技术要求较高。同时这种驱动方式由于系统的复杂发生故障不易排查。如何根据挂点位姿信息快速完成弹体位姿调整完成挂装对接是当前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种混联六自由度位姿调整机构及其目标位姿调整方法，该机构可以对末端负载进行全自由度位姿调整。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种混联六自由度位姿调整机构，包括基座、横移驱动机构、横移平台、纵移驱动机构、转动支撑平台、转动机构、转动平台、三组运动支链以及末端负载平台；所述横移平台通过横移驱动机构安装于基座上，以在其驱动下进行横向移动，所述转动支撑平台通过纵移驱动机构安装于横移平台上，以在其驱动下进行纵向移动，所述转动平台通过转动机构安装于转动支撑平台上，以在其驱动下进行绕竖直方向的转动，三组对称布置的运动支链一端与转动平台转动连接，另一端与末端负载平台通过球铰连接；通过横移平台、转动支撑平台、转动平台以及三组运动支链的协调运动，在一定工作空间内实现对末端负载的六自由度位姿调整。

进一步地，所述位姿调整机构具有六个驱动关节，其中横移、纵移和绕竖直方向转动这三个关节通过串联形式连接，并与其余三个通过并联形式连接的关节进行串联，各关节具有一定的运动范围，当各关节协调运动时，使末端负载运动至既定位姿并锁止。

进一步地，所述横移驱动机构、纵移驱动机构均为由电机驱动的丝杆螺母机构。

进一步地，所述转动机构包括回转支撑轴承、一对直齿轮、回转驱动电机、一对锥齿轮和传动杆，第一直齿轮、回转支撑轴承外圈与转动支撑平台同心并固定连接，回转支撑轴承内圈与转动平台同心并固定连接，所述回转驱动电机安装于转动平台上，其输出端与第一锥齿轮固定连接，与第一锥齿轮配合的第二锥齿轮以及与第一直齿轮配合的第二直齿轮分别设置于传动杆的两端，从而通过回转驱动电机驱动转动平台相对于转动支撑平台转动。

进一步地，所述运动支链主要由支链驱动电机、驱动基座、蜗轮蜗杆、移动杆、连接套筒、转动副和编码器组成，所述连接套筒与转动平台通过转动副连接，所述支链驱动电机通过驱动基座固连于连接套筒上，所述移动杆和蜗轮共轴并通过螺纹副和蜗轮连接，所述移动杆底部开有键槽，通过平键限制移动杆的周向转动，所述支链驱动电机输出的动力通过蜗杆带动蜗轮旋转，所述蜗轮通过螺纹副带动移动杆沿轴向移动。

本发明还提供了上述混联六自由度位姿调整机构的目标位姿调整方法，首先构建所述位姿调整机构的数学运动模型：

将所述位姿调整机构根据各关节连接方式拆分为串联部分和并联部分；