The invention discloses a spatial multi-degree-of-freedom positioning device and a spatial position calculation method thereof. The device comprises a bottom platform, a first three-dimensional turntable, a second three-dimensional turntable, a first turntable base, a second turntable base, a servo motor, a screw and a guide rail. The guide rail is laid on the bottom platform, the first three-dimensional turntable base is laid on the first turntable base, the first turntable base is fixed at one end of the bottom platform, the second three-dimensional turntable is laid on the second turntable base, and the second turntable is laid on the first turntable base. The base can move close to or far from the base of the first turntable along the guide rail. The two target objects are fixed on the first three-dimensional turntable and the second three-dimensional turntable respectively. According to the mechanical structure characteristics of the device, the method calculates the motion of each moving part of the device by the desired spatial position and attitude relationship between the two objects fixed on the fixture. The invention can realize the location of complex relative position and attitude between two objects in space.
【技术实现步骤摘要】
一种空间多自由度定位装置及其空间位置解算方法
本专利技术属于部件空间定位领域,特别涉及了一种空间多自由度定位装置及其空间位置解算方法。
技术介绍
现代工业、国防及航空航天等领域中某些场合需要模拟出两个物体间的空间位置姿态关系,以方便测量、定位、组装和设计等。在宇宙空间中航天飞行器之间经常要做出特定的相对位置姿态以完成某项工作,例如两个卫星之间的对接、空间站中伸出的机械臂需要抓住远处的某个物体、两个飞船要以特定的姿态与转角做相对运动等,这些在前期都需要大量的模拟。由于科技水平的限制,目前人类不可能前往太空做实验,因此在地面实验室就需要有可以模拟飞行器与飞行器之间空间位置姿态关系的设备。另外一些工业应用,如雷达、导弹跟踪做俯仰、偏航、翻滚运动的飞行器、一些发动机管路系统设计等,都需要能够做出空间多自由度运动的设备进行辅助设计。现有的定位装置一般用于水管、燃气管道的安装,这类管道的管接头一般不需要在空间中有复杂的位置姿态关系,因此上述定位装置实现不了模拟三维空间内了两个物体之间的位置姿态,不适用于上述应用背景。
技术实现思路
为了解决上述
技术介绍
提出的技术问题,本专利技术旨在提供一种空间多自由度定位装置及其空间位置解算方法,实现空间中两个物体之间的复杂相对位置姿态的定位。为了实现上述技术目的,本专利技术的技术方案为:一种空间多自由度定位装置,包括底板平台、第一三维转台、第二三维转台、第一转台底座、第二转台底座、伺服电机、丝杠和导轨,所述导轨铺设在底板平台上,第一三维转台安设在第一转台底座上,第一转台底座固定在底板平台的一端,第二三维转台安设在第二转台底座上,所述伺服 ...
【技术保护点】
1.一种空间多自由度定位装置,其特征在于:该装置包括底板平台、第一三维转台、第二三维转台、第一转台底座、第二转台底座、伺服电机、丝杠和导轨,所述导轨铺设在底板平台上,第一三维转台安设在第一转台底座上,第一转台底座固定在底板平台的一端,第二三维转台安设在第二转台底座上,所述伺服电机设置在第一转台底座的内部,丝杠的顶端和底端通过支撑座固定在底板平台上,且丝杠与导轨平行,丝杠的顶端通过联轴器与伺服电机轴相连,丝杠上设有螺母座,当丝杠旋转时,螺母座沿丝杠移动,第二转台底座固定在螺母座上,导轨上设有能沿导轨滑动的滑块,且该滑块安装在第二转台底座底部,使得第二转台底座能够在导轨上滑动,在伺服电机带动下,第二转台底座带着第二三维转台沿着导轨滑动,两个目标物体分别固定在第一三维转台和第二三维转台上。
【技术特征摘要】
1.一种空间多自由度定位装置,其特征在于:该装置包括底板平台、第一三维转台、第二三维转台、第一转台底座、第二转台底座、伺服电机、丝杠和导轨,所述导轨铺设在底板平台上,第一三维转台安设在第一转台底座上,第一转台底座固定在底板平台的一端,第二三维转台安设在第二转台底座上,所述伺服电机设置在第一转台底座的内部,丝杠的顶端和底端通过支撑座固定在底板平台上,且丝杠与导轨平行,丝杠的顶端通过联轴器与伺服电机轴相连,丝杠上设有螺母座,当丝杠旋转时,螺母座沿丝杠移动,第二转台底座固定在螺母座上,导轨上设有能沿导轨滑动的滑块,且该滑块安装在第二转台底座底部,使得第二转台底座能够在导轨上滑动,在伺服电机带动下,第二转台底座带着第二三维转台沿着导轨滑动,两个目标物体分别固定在第一三维转台和第二三维转台上。2.根据权利要求1所述空间多自由度定位装置,其特征在于:该装置还包括第一夹具、第一夹具底座、第二夹具和第二夹具底座,所述第一夹具底座和第二夹具底座分别安设在第一三维转台和第二三维转台的中央,第一夹具和第二夹具分别安设在第一夹具底座和第二夹具底座上,两个目标部件分别固定在第一夹具和第二夹具上。3.根据权利要求1所述空间多自由度定位装置,其特征在于:第一三维转台和第二三维转台均能实现俯仰、偏航和翻滚三个自由度的运动,通过伺服电机和丝杠能够控制第一三维转台和第二三维转台之间的距离,从而实现七个自由度的运动。4.基于权利要求1所述空间多自由度定位装置的空间位置解算方法,其特征在于:为每个目标部件标定X、Y和Z轴,设两个目标部件处的坐标系分别为{A}和{B},这两个坐标系间的坐标变换矩阵为ATB,这是一个给定的4×4矩阵,表示空间两个物体的相对位置和姿态;设第一三维转台和第二三维转台的回转中心处的坐标系分别为{A’}和{B’},则这两个坐标系中的X、Y和Z三个坐标轴即对应三维转台的三个转轴,三维转台可分别绕这三个轴做俯仰、偏航和翻滚运动;设{A’}坐标系的Z轴、Y轴、X轴的转角分别为α1、β1、γ1,即第一三维转台的俯仰、偏航和翻滚的角度,{B’}坐标系的Z轴、Y轴、X轴的转角分别为α2、β2、γ2,即第二三维转台的俯仰、偏航和翻滚的角度,{A’}、{B’}两坐标系间距离为L,即两套三维转台中心处的距离,设...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。