五自由度自适应位姿调整平台制造技术

一种五自由度自适应位姿调整平台，其特征在于，该五自由度自适应位姿调整平台包括一个水平支撑平台、一个三自由度自适应机构、一个绕X轴转动自适应机构、一个绕Y轴转动自适应机构以及一个装载机构，该三自由度自适应机构设置于该水平支撑平台，该绕X轴转动自适应机构设置于该三自由度自适应机构，该绕Y轴转动自适应机构设置于该绕X轴转动自适应机构，该装载机构设置于该绕Y轴转动自适应机构，并且该水平支撑平台、该三自由度自适应机构、该绕X轴转动自适应机构、该绕Y轴转动自适应机构和该装载机构自下而上地依次串联，以形成该五自由度位姿调整平台。

Five DOF adaptive position adjustment platform

A five DOF adaptive attitude adjustment platform, which is characterized in that the five degree of freedom adaptive attitude adjustment platform includes a horizontal support platform, a three DOF adaptive mechanism and a rotating mechanism, adaptive around the X axis is a rotation about axis Y adaptive mechanism and a loading mechanism, the three the degrees of freedom of the adaptive mechanism is arranged in the horizontal support platform, the adaptive rotation mechanism is arranged in the three degree of freedom adaptive mechanism around the X axis, the rotation of the rotating mechanism is arranged on the adaptive adaptive mechanism around X axis around the Y axis, the loading mechanism is arranged on the rotary adaptive mechanism around the Y axis, and the level of support platform, the three degree of freedom mechanism, the adaptive adaptive mechanism, rotating around the X axis of the rotating mechanism and the adaptive loading mechanism from top to bottom are connected in series to form around the Y axis, the five degrees of freedom pose Adjustment platform.

【技术实现步骤摘要】
五自由度自适应位姿调整平台
本专利技术涉及一种位姿调整平台，属于高精度动态位姿调整领域，特别涉及一种五自由度自适应位姿调整平台。
技术介绍
现代工程中常常涉及到高精度、微小变形的对接，例如一些精密光学模块的装卸。这些光学模块需要装载到一定镜箱中，但是其体积和质量都比较大，且需要极其精确的对接，必须保证对接过程中所受的接触应力小于许用应力。某些特定的光学模块，由于系统要求，其体积较大，特别是在竖直方向对接时的长度较长，对接过程涉及一个或者多个自由度的调整，调整过程同时要达到快速响应的要求，才能保证对接过程是一个相对稳态的过程。如果对接过程中位姿稍微有一点偏差将会造成对接失败甚至损毁光学模块。一般的机构都是采用主动式调整，通常通过力传感器和倾角传感器采集模块对接过程中的力和角度的变化，但是力的传感器并非测得模块实际受力情况，如果模块受到倾翻力矩和转矩，通过力传感器很难解算出模块实际受力。同时倾角传感器对模块也只能测到一到两个方向的倾角。所以此类调整结构很难达到高精度对接的要求。另外一方面，通过这些传感器构成的闭环系统对测量的方式往往都只能反映对接过程中的外部情况，而在对接过程中对接内部的往往不允许添加测量设备去观察内部实际对接情况，所以只有采用在外部增加传感器等方法实现闭环，而外部采集的数据很难反应出内部的真实情况，且计算方法复杂。因此这种主动式对接方法很难实现高精度、小变形、大位移的对接。本专利技术针对这种主动对接方法中的不足，提出了一种五自由度自适应位姿调整平台。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够根据对接过程中产生的微小作用力自动调整对接模块的五自由度自适应位姿调整平台，以提高对接精度。为了达到上述目的，本专利技术提供一种五自由度自适应位姿调整平台，其中该五自由度自适应位姿调整平台包括一个水平支撑平台、一个三自由度自适应机构、一个绕X轴转动自适应机构、一个绕Y轴转动自适应机构以及一个装载机构，该三自由度自适应机构设置于该水平支撑平台，该绕X轴转动自适应机构设置于该三自由度自适应机构，该绕Y轴转动自适应机构设置于该绕X轴转动自适应机构，该装载机构设置于该绕Y轴转动自适应机构，并且该水平支撑平台、该三自由度自适应机构、该绕X轴转动自适应机构、该绕Y轴转动自适应机构和该装载机构自下而上地依次串联，以形成该五自由度位姿调整平台。水平支撑平台主要用于承载整个调整机构，水平支撑平台通过倾角传感器检测和水平调整机构调平，从而保障整个自适应的基准为水平状态。三自由度自适应机构由嵌入滚动体的支撑板构成，使得该机构以上部分与水平支撑平台构成平面的三个自由度，当机构收到水平方向的力和转矩时，该三自由度自适应机构就可以随之做出相应的调整，消除水平方向和绕竖直方向转动的应力。其中作为对本专利技术的该五自由度位姿调整平台的进一步优选的实施例，该绕X轴转动自适应机构的底部设有一个预设长度的轴，该绕X轴转动自适应机构的该轴依次穿过该三自由度自适应机构的中心孔和该水平支撑平台的中心孔并通过定制轴端挡圈固定，该三自由度自适应机构的中心孔比该轴的直径大，且其大小可以更具水平方向的调整量改变。轴端挡圈的大小比水平支撑平台中心孔大，以防止轴的脱落。并且轴端挡圈固定轴时，需要与水平支撑平台底面保持一定间隙从而使得三自由度的调整不受影响且结构不会脱离。作为对本专利技术的该五自由度位姿调整平台的进一步优选的实施例，该绕X轴转动自适应机构和该绕Y轴转动自适应机构的两侧对称设置具有一对非完全转动的转动副，其中该绕X轴转动自适应机构的该转动副的圆心和该绕Y轴转动自适应机构的该转动副的圆心处于同一个平面。通过绕X轴和绕Y轴转动自适应机构，使得该位姿调整平台具备五个方向的自由度的调整，机构要获得绕X轴和绕Y轴两个自由度的自适应调整需要具备条件是整个机构的重心必须低于该两个自由度机构轴心的交点，并且重心越低，其自适应调整的速度越快，且越稳定，因此该绕X轴转动和绕Y转动机构的转动副的半径必须更具装载模块的大小和质心而设计，或者满足最大装载条件以内的模块都可以通过该位姿调整平台进行调整。作为对本专利技术的该五自由度位姿调整平台的进一步优选的实施例，该绕X轴转动自适应机构的该转动副和该绕Y轴转动自适应机构的转动副分别设有一个限位机构，以用于限制该绕X轴转动自适应机构和该绕Y轴转动自适应机构的调整范围。本专利技术的该五自由度位姿调整平台的有益效果是，首先该五自由度位姿调整平台结构简单，不需要复杂的机械结构和电器辅助，通过巧妙的结构设计，达到对接过程中的技术要求，其次该五自由度位姿调整平台避免采用主动式调节方案，从而避免了主动式调节对测量反馈的依赖。在对接过程中往往对内部对接情况不能直接监测，这导致测量反馈并不准确，从而引起对接模块在对接过程中受到过大应力，因此本专利技术中的该五自由度位姿调整平台能够克服这一弊端。此外本专利技术的该五自由度位姿调整平台适用性广，只要模块满足要求都能通过该平台获得高精度的位姿调整。附图说明为了获得本专利技术的上述和其他优点和特点，以下将参照附图中所示的本专利技术的具体实施例对以上概述的本专利技术进行更具体的说明。应理解的是，这些附图仅示出了本专利技术的典型实施例，因此不应被视为对本专利技术的范围的限制，通过使用附图，将对本专利技术进行更具体和更详细的说明和阐述。在附图中：图1是本专利技术的五自由度自适应位姿调整平台的示意图。图2是本专利技术的五自由度自适应位姿调整平台的一个局部示意图。图3是本专利技术的五自由度自适应位姿调整平台的另一个局部示意图。具体实施方式以下描述用于揭露本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本专利技术的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本专利技术的精神和范围的其他技术方案。如图1至图3所示，依本专利技术的专利技术精神提供一种五自由度自适应位姿调整平台，该五自由度自适应位姿调整平台包括一个水平支撑平台1、一个三自由度自适应机构2、一个绕X轴转动自适应机构3、一个绕Y轴转动自适应机构4以及一个装载机构5，该五自由度自适应调整平台由该水平支撑平台1、该三自由度自适应机构2、该绕X轴转动自适应机构3、该绕Y轴转动自适应机构4以及该装载机构5串联组成，以使该五自由度自适应调整平台能够实现水平方向X轴、Y轴的移动和转动以及绕竖直方向的转动的五个自由度。该五自由度自适应位姿调整平台的五个自由度的活动并非采取主动控制，而是利用该五自由度自适应位姿调整平台的自身微小受力而自动地调整五个自由度，从而实现对接过程中的高精确且保证对接过程中的受力在许用应力范围之内。该水平支撑平台1的底部可以和一个基座或者其他平台固定连接，该三自由度自适应机构2设置于在该水平支撑平台1上，该绕X轴转动自适应机构3设置在该三自由度自适应机构2上，其中该绕X轴转动自适应机构3的底部有一根一定长度的轴，其穿过该三自由度自适应机构2和该水平支撑平台1的中心孔并固定。该绕Y轴转动自适应机构4设置在该绕X轴转动自适应机构3上，该装载机构5设置在该绕Y轴转动自适应机构4，以通过该装载机构5将一定质量和体积范围内的一个装载物6支撑。该五自由度自适应位姿调整平台在调整该装载物6的位姿时，无需通过测量对接过程中模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五自由度自适应位姿调整平台，其特征在于，该五自由度自适应位姿调整平台包括一个水平支撑平台、一个三自由度自适应机构、一个绕X轴转动自适应机构、一个绕Y轴转动自适应机构以及一个装载机构，该三自由度自适应机构设置于该水平支撑平台上，该绕X轴转动自适应机构设置于该三自由度自适应机构上，该绕Y轴转动自适应机构设置于该绕X轴转动自适应机构上，该装载机构设置于该绕Y轴转动自适应机构上，并且该水平支撑平台、该三自由度自适应机构、该绕X轴转动自适应机构、该绕Y轴转动自适应机构和该装载机构自下而上地依次串联，以形成该五自由度位姿调整平台。

【技术特征摘要】
1.一种五自由度自适应位姿调整平台，其特征在于，该五自由度自适应位姿调整平台包括一个水平支撑平台、一个三自由度自适应机构、一个绕X轴转动自适应机构、一个绕Y轴转动自适应机构以及一个装载机构，该三自由度自适应机构设置于该水平支撑平台上，该绕X轴转动自适应机构设置于该三自由度自适应机构上，该绕Y轴转动自适应机构设置于该绕X轴转动自适应机构上，该装载机构设置于该绕Y轴转动自适应机构上，并且该水平支撑平台、该三自由度自适应机构、该绕X轴转动自适应机构、该绕Y轴转动自适应机构和该装载机构自下而上地依次串联，以形成该五自由度位姿调整平台。2.如权利要求1所述的一种五自由度自适应位姿调整平台，其特征在于，该绕X轴转动自适应机构的底...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁晓东，郑万国，谢志江，周海，朱小龙，皮阳军，倪卫，何春桥，范乃吉，欧德明，张尽力，陈远斌，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院激光聚变研究中心，重庆大学，
类型：发明
国别省市：四川,51